2.2 化学平衡状态 练习-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第二章 第二节 化学平衡状态 一、填空题 习总书记指出，我国争取2060年前实现碳中和。复合催化是工业合成甲醇的重要反应，其原理为：。在2L密闭容器中，充入和，在催化剂、的条件下发生反应。部分反应物和产物随时间变化如图所示： 1．反应开始至2min末，以的浓度变化表示该反应的平均速率是 ，2min末时 (填“<”“>”或“=”)。 2．下列情况不能说明该反应达到化学平衡状态的是___________。 A．单位时间内消耗，同时消耗 B．密闭容器中二氧化碳与氢气的浓度比不发生变化时 C．密闭容器内气体压强不发生变化时 D．容器内平均相对分子质量保持不变 3．在现实工业复合催化转化甲醇的过程中，需考虑如何确定反应条件，既“快”又“多”地转化二氧化碳，生成甲醇。 ①在不改变上述反应条件(催化剂、温度、容积)前提下，要增大反应速率，还可以采取的措施是 (任写一种)。 ②该合成甲醇的反应为放热反应，则有利于提高氢气平衡转化率的条件是 。 A．高温高压        B．低温高压        C．高温低压        D．低温低压 4．在恒温恒容的密闭容器中，当下列物理量不再发生变化时： ①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量； ⑤混合气体的颜色； ⑥各反应物或生成物的反应速率之比都等于化学计量数之比。 (1)一定能证明2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)达到平衡状态的是 (填序号，下同)。 (2)一定能证明I2(g)＋H2(g) 2HI(g)达到平衡状态的是 。 (3)一定能证明A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)达到平衡状态的是 。 5．恒温恒容条件下，将2 mol A气体和2 mol B气体通入体积为2 L 的密闭容器中发生如下反应： 2A(g)＋B(g) xC(g)＋2D(s)，2 min时反应达到平衡状态，此时剩余1.2 mol B，并测得C的浓度为1.2 mol·L-1。 (1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为 。 (2)x= 。 (3)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是__________(填字母)。 A．压强不再变化 B．气体密度不再变化 C．A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1 D．A的百分含量保持不变 6．合成氨工业和硫酸工业是重要的工业生产方式，工业上可由氢气、氮气合成氨气，溶于水形成氨水。盐酸和氨水是实验室常见的电解质溶液。一定温度下，向2L密闭容器中加入和，发生反应：，物质的量随时间的变化如下图所示。 (1)内的平均反应速率 。 (2)下列能说明合成氨反应已达到平衡状态的是_____。（填字母）（反应是在固定体积的密闭容器中进行的） A． B．容器内压强保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．时，测得容器中， (3)关于工业合成氨反应：（正反应放热），下列说法错误的是_____。 A．增大浓度可以使转化率达到 B．降低体系温度有利于平衡朝正反应方向移动 C．使用合适的催化剂可以缩短到达平衡的时间 D．升高温度能加快反应速率 (4)在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：（正反应放热）；达到平衡后，为提高该反应的速率且平衡向右移动，采取的正确措施是_____。 A．加催化剂同时增大压强 B．加催化剂同时升高温度 C．升高温度同时充入 D．降低温度同时移走 7．回答下列问题： I、已知：反应①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1；反应②Fe(s)+H2O(g)Fe(s)+H2(g)的平衡常数为K2.不同温度时K1、K2的值如下表，请根据表中数据，回答下列问题： 温度/K K1 K2 973 1.47 2.38 1173 2.15 1.67 (1)请写出反应①的平衡常数K1的表达式 ；通过表格中的数值可以推断：反应①是 (填“吸热”或“放热”)反应。 (2)当温度为973K时，反应③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数K3= (结果保留小数点后2位) (3)能判断反应③已达平衡状态的是___________。 A．容器中压强不变 B．混合气体中c(CO)不变 C．v正(H2)=v逆(H2O) D．c(CO2)=c(CO) (4)根据反应①与②及上表数据，能够推断出反应③是 (填“吸热”或“放热”)反应。要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取的措施是 (填写序号)。 A．缩小反应容器容积 B．扩大反应容器容积 C．降低温度 D．升高温度 E．使用合适的催化剂 F．设法减少CO2的量 Ⅱ、汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH>0，已知该反应在T℃时，平衡常数K=9.0，请回答下列问题： (5)某温度下，向2L的密闭容器中充入N2和O2各1mol，5s后O2的物质的量为0.4mol，则0～5s内NO的反应速率 mol·L-1·min-1. (6)将N2、O2混合充入恒温恒容密闭容器中，下列变化趋势正确的是 (填字母序号)。 8．氨气是一种重要的含氮化合物，在工农业生产、生活中有着重要作用。 (1)下图是和反应生成1过程中能量的变化示意图。和反应的热化学方程式为 。 (2)已知部分化学键的键能数据如下表： 断开1化学键需要吸收的能量/ a 436 946 表中a为 。 (3)在2L恒温恒容密闭容器中充入0.6，发生分解反应：，的转化率随时间变化情况如图所示： ①0~4min内，的反应速率为 。 ②反应的平衡常数表达式 ；混合气体的压强：= 。 ③下列能表明上述反应已达到平衡状态的有 （填序号）。 A．    B．混合气体密度不再改变 C．混合气体的平均相对分子质量不再改变    D．混合气体压强不再变化 ④反应达到平衡后，为提高的转化率，可采取的措施有 （填序号）。 A．改用高效催化剂    B．升高温度    C．缩小容器的体积 9．氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以下反应是目前大规模制取氢气的重要方法之一： (1)在恒容条件下，能使正反应速率增大且活化分子的百分数也增大的措施是___________。 A．增大的浓度 B．减小浓度 C．通入使气体的压强增大 D．升高温度 (2)反应达平衡时，下列措施能提高CO转化率的是___________。 ①降温 ②分离出H2 ③增加CO的浓度 ④加压 ⑤催化剂 A．①④ B．①② C．②⑤ D．③④ (3)下列能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是___________。(填序号字母)。 A．容器内CO、CO2、的物质的量浓度之比为1：1：1 B．消耗a mol H2O的同时有a mol 氢氢键断裂 C．容器内压强保持不变 D．混合气体的密度保持不变 (4)800℃时，该反应的平衡常数，在容积为1L的密闭容器中进行反应，测得某一时刻混合物中CO、、、的物质的量分别为1mol、3mol、1mol、1mol。 ①写出该反应的平衡常数表达式 。 ②该时刻反应 (填“正向进行”或“逆向进行”或“达平衡”)。 (5)830℃时，该反应的平衡常数，在容积为1L的密闭容器中，将2mol CO与2mol混合加热到830℃。反应达平衡时CO的转化率为 。 (6)其他条件不变时，将温度从调整到，CO的平衡转换率降低。判断和的大小关系：T1 T2(填“大于”、“小于”或“等于”)。说明理由 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《化学平衡状态》参考答案 1． > 2．B 3． 增加反应物的浓度 B 【解析】1．反应开始至2min末，生成5mol甲醇，根据方程式可知，反应消耗15mol氢气，以的浓度变化表示该反应的平均速率是 ；2min 后甲醇的物质的量继续增多，可知2min末时反应正向进行，则>。 2．A．单位时间内消耗，同时消耗，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故不选A； B．二氧化碳和氢气的投料比等于其化学计量数之比，二氧化碳与氢气的浓度比为定值，二氧化碳与氢气的浓度比不发生变化时，反应不一定平衡，故选B； C．反应前后气体的化学计量数之和不同，反应前后气体物质的量不同，压强是变量，密闭容器内气体压强不发生变化时，反应一定达到平衡状态，故不选C； D．反应前后气体总质量不变，气体物质的量不同，气体平均相对分子质量是变量，容器内平均相对分子质量保持不变，反应一定达到平衡状态，故不选D； 选B. 3．①根据影响反应速率的因素，在不改变上述反应条件(催化剂、温度、容积)前提下，要增大反应速率，还可以采取的措施是增加反应物的浓度； ②该合成甲醇的反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，氢气平衡转化率增大；正反应化学计量数和减小，增大压强，平衡正向移动，氢气平衡转化率增大；则有利于提高氢气平衡转化率的条件是低温高压，选B。 4．(1)①③④ (2)⑤ (3)②④ 【分析】混合气体的密度是混合气体的总质量与容器容积的比值，混合气体的平均相对分子质量是混合气体的总质量与总物质的量的比值，混合气体颜色的深浅与有色气体的浓度有关系，恒温恒容密闭容器中混合气体的压强与气体的物质的量成正比。在任何时刻各反应物或生成物的反应速率之比都等于化学计量数之比。 【详解】（1）反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)是反应前后气体体积减小、气体质量不变的可逆反应，因此混合气体的压强、总物质的量和平均相对分子质量不变均可以说明反应达到平衡状态。故答案为：①③④； （2）反应I2(g)＋H2(g) 2HI(g)是反应前后气体体积不变、气体质量不变的可逆反应，由于碘是有色气体，则混合气体的颜色不变可以说明反应达到平衡状态。故答案为：⑤； （3）反应A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)是反应前后气体体积不变，但气体质量增加的可逆反应，因此混合气体的密度、混合气体的平均相对分子质量不变可以说明反应达到平衡状态。故答案为：②④。 5．(1)0.6 mol·L-1·min-1 (2)3 (3)BD 【分析】小问1：根据平均反应速率的定义公式v=，题中已明确给出达到平衡时C的浓度变化量和反应时间，直接将对应数值代入公式就可计算出C的平均反应速率； 小问2：先通过起始B的物质的量浓度和平衡时B的物质的量浓度，求出B的物质的量浓度变化量c (B)；再由C的平衡浓度算出平衡时C的物质的量浓度c(C)；然后依据化学反应中各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比，即从而求出x的值； 小问3： A．判断反应前后气体的化学计量数之和是否相等，若相等，在恒温恒容条件下，根据理想气体状态方程pV=nRT，气体物质的量不变则压强始终不变，所以压强不变不能作为反，到平衡的标志； B．分析反应中是否有固体参与，有固体时气体总质量会随反应进行而改变，容器体积不变，根据密度公式，当气体密度不变时，意味着气体总质量不变，反应达到平衡； C．判断所给的两种物质的速率表示的是正反应速率还是逆反应速率，再判断是否是平衡标志； D．某物质的百分含量保持不变，说明其生成速率和消耗速率相等，反应达到平衡状态。 【详解】（1）v(C)=； （2） 由此可知，2∶1∶x=0.8∶0.4∶1.2=2∶1∶3，所以x=3； （3）A．x=3，该反应前后气体的物质的量不变，无论反应是否达到平衡，压强均不会变化； B．气体的密度不再变化，而气体的体积不变，说明气体的质量不再发生变化，由于D为固体，故气体的质量不再发生变化时能说明反应已达到平衡状态； C．A的消耗速率与B的消耗速率表示的反应方向一致，不能说明反应已达到平衡； D．A的百分含量保持不变，说明反应已达到平衡。 故选BD。 6．(1)0.375mol•L-1•min-1 (2)B (3)A (4)A 【详解】（1）由化学方程式可知，0~2min内的平均反应速率v(H2)= =0.375mol•L-1•min-1； （2）A．化学反应速率之比=计量数之比，3v(N2)=v(H2)不能说明正逆反应速率相等，A错误；               B．反应为气体分子数改变的反应，容器内压强保持不变，说明达到平衡，B正确； C．容器体积和气体质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能说明反应已达平衡，C错误；     D．时，测得容器中，，不能说明其浓度保持不变，D错误； 故选B； （3）A．该反应可逆，增大N2浓度可以提高氢气的转化率，但不可能使H2转化率达到100%，A错误； B．正反应放热，降低体系温度有利于平衡朝正反应方向移动，B正确； C．使用合适的催化剂加快反应速率，可以缩短到达平衡的时间，C正确； D．升高温度活化分子百分数增大，能加快反应速率，D正确； 答案选A； （4）A．加催化剂，反应速率增大，但不改变平衡状态，增大压强，平衡向气体减少的方向移动，即向右移动，故A正确； B．加催化剂，反应速率增大，不改变平衡状态，升高温度，平衡向吸热方向移动，即左移，故B错误； C．升高温度，反应速率增大，平衡左移，密闭容器，相当于恒容，恒容时充入N2，各物质的浓度不改变，平衡不移动，故C错误； D．降低温度，反应速率减小，故D错误； 答案选A。 7．(1) 吸热 (2)1.62 (3)BC (4) 放热 CF (5)0.12 (6)AC 【详解】（1）反应①的平衡常数K1=；由表中数据可知，温度升高，①的平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应吸热； （2）根据盖斯定律可知反应③=反应②-反应①，则973K时，K3==； （3）A．此反应是个气体体积不变的反应，故无论平衡与否，容器中压强一直不变，故压强不变不能作为反应达平衡的标志，A错误； B．混合气体中c(CO)不变，说明CO的消耗速率和生成速率相等，即正逆反应速率相等，故反应平衡，B正确； C．H2 的正反应速率与H2O的逆反应速率相等，表示的是正、逆反应速率，且满足计量数关系，说明达到了平衡状态，C正确； D．c(CO2)=c(CO) ，不能判断正、逆反应速率是否相等，无法判断是否达到平衡状态，D错误； 故选：BC； （4）依据图表平衡常数数据分析，温度升高减小，说明平衡逆向进行，反应是放热反应，反应③是放热反应；反应前后气体体积不变，要使反应在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，则 A．缩小反应容器容积实质增大压强，反应前后气体体积不变，平衡不移动； A不合题意； B．扩大反应容器容积，压强减小，反应前后气体体积不变，平衡不移动；B不合题意； C．反应是放热反应，降低温度，平衡向放热反应方向进行，平衡正向进行，C符合题意； D．反应是放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向进行，平衡逆向进行，D不合题意； E．使用合适的催化剂，催化剂只改变反应速率，不改变平衡，E不合题意； F．设法减少CO2的浓度，减少生成物浓度平衡正向进行，F符合题意； 故选：CF； （5）v(O2)=，根据速率之比等于化学计量数之比，v(NO)=2v(O2)=0.12； （6）A．该反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大，图像符合，故A正确； B．催化剂对平衡无影响，最终NO浓度相同，故B错误； C．温度升高，速率加快，则温度高时反应先达到平衡状态，且该反应为吸热反应，温度高时平衡正向程度大，则氮气的转化率高，C正确； 故选：AC。 8．(1) (2)391 (3) 0.0375 CD B 【详解】（1）由图计算生成1的，则  ； （2）由键能与反应热关系得：，解得，即断开1键需要吸收391能量； （3）①0~4min内，消耗，则 ②反应的平衡常数表达式；混根据已知列三段式：，由于反应处于恒温恒容容器中进行，所以混合气体的压强之比等于物质的量之比，故混合气体的压强：； ③A．速率之比等于化学方程式计量数之比，为正逆反应速率之比：，则不能说明反应达到平衡状态，A错误； B．反应前后气体质量和体积不变，气体密度始终不改变，不能说明反应达到平衡状态，B错误； C．反应前后气体质量不变，气体物质的量增大，混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明反应达到平衡状态，C正确； D．气体物质的量增大，恒温恒容下，气体的压强与物质的量成正比，则压强是变量，当混合气体压强不再变化，说明反应达到平衡状态，D正确； 故选 CD； ④A．改用高效催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，转化率不变，A错误； B．该反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，转化率增大，B正确； C．该反应是气体体积增大的反应，缩小容器的体积造成压强增大，平衡逆向移动，转化率减小，C错误； 故选B。 9．(1)D (2)B (3)B (4) 正向进行 (5)50% (6) 小于 该反应为放热反应，温度下降，平衡向右移动，CO的转化率越大 【详解】（1）A．增大CO的浓度，正反应速率加快，单位体积内活化分子数目增大，但活化分子百分数不增大，A项错误； B．减小浓度，正反应速率减小，B项错误； C．通入使气体的压强增大，但各物质浓度不变，反应速率不变，C项错误； D．升高温度，反应速率加快，活化分子百分数增大，D项正确； 答案选D； （2）反应为放热反应，①降温，平衡正向移动，CO转化率增大；②分离出H2，平衡正向移动，CO转化率增大； ③增加CO的浓度，平衡正向移动，CO转化率减小；④加压，平衡不移动，CO转化率不变； ⑤加入催化剂，反应速率加快，平衡不移动，CO转化率不变；故能提高CO转化率的措施为①②； （3）A．无论是否达到平衡，容器内CO、CO2、的物质的量浓度之比为都可能是1：1：1，故不能证明该反应达到平衡状态，A项错误； B．消耗a mol H2O的同时有a mol 氢氢键断裂，说明正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态，B项正确； C．该反应为等体积反应，容器内压强不变，不能证明该反应达到平衡状态，C项错误； D．反应前后质量不变，容器的容积不变，密度不变时不能证明反应达到平衡状态，D项错误； 答案选B； （4）①平衡常数等于生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积，则该反应的平衡常数； ②某一时刻混合物中CO、、、的物质的量分别为1mol、3mol、1mol、1mol，浓度分别为1mol/L、3mol/L、1mol/L、1mol/L，则，此时平衡正向移动； （5）根据题意，设CO的转化量为xmol/L，可列三段式有： ，解得，平衡时CO的转化率为； （6）其他条件不变时，将温度从调整到，CO的平衡转换率降低，平衡逆向移动，由于该反应为放热反应，降低温度，平衡向放热的方向移动，平衡逆向移动，故 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $