第2章 第2节 第1课时 化学平衡状态-（配套练习）【精讲精练】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

**基本信息** 本同步练习按“基础训练”“能力提升”分层，聚焦化学平衡核心知识，通过梯度化题型构建从概念理解到综合应用的巩固路径，适配新授课教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础训练|可逆反应浓度范围、平衡状态判断（单一标志）|以选择为主，直接考查概念（如极限法分析浓度范围）| |能力提升|平衡状态综合判断、反应速率与平衡移动、实验探究|含图表分析题（如反应速率曲线）、实验验证题（如Fe³⁺与I⁻平衡探究）|

[对应知能达标训练P18] 说明：选择题每题3分；非选择题共30分，本试卷共63分。 [基础训练] 1．在固定容积的密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1，达到平衡时浓度可能是(　　) A．SO2、O2分别为0.4 mol·L-1、0.2 mol·L-1 B．SO2为0.25 mol·L-1 C．SO2、SO3均为0.15 mol·L-1 D．SO2为0.24 mol·L-1，SO3为0.14 mol·L-1 解析　B　本题可用极限法。可逆反应不可能进行到底，假设反应由正反应或逆反应开始建立。A项，0.2 mol·L-1 SO3全部转化时，SO2和O2浓度才是0.4 mol·L-1、0.2 mol·L-1；B项，SO2的浓度应在0～0.4 mol·L-1之间；根据S元素守恒，SO2和SO3浓度之和应为0.4 mol·L-1，C、D两项都不正确。 2．工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)＋H2O(g) ⥫⥬CO2(g)＋H2(g)，下列选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是(　　) A．单位时间内消耗1 mol H2O的同时生成1 mol H2 B．两个H—O断裂的同时有两个C===O断裂 C．反应容器内的气体密度不再发生变化 D．混合气体的平均相对分子质量不发生变化 解析　B　单位时间内消耗1 mol H2O，表示的是正反应速率，生成1 mol H2表示的也是正反应速率，无法说明反应达到平衡状态，A错误；两个H—O断裂表示的是正反应速率，两个C===O断裂表示的是逆反应速率，且正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，B正确；在恒容密闭容器中，混合气体的质量和体积始终不变，则混合气体的密度始终不变，所以反应容器内的气体密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，C错误；该反应是气体的总物质的量不变的可逆反应，根据M＝，混合气体的相对分子质量始终不发生变化，所以相对分子质量不变不能说明反应达到平衡状态，D错误。 3．常温时，将10 mL a mol·L-1 Na3AsO3，10 mL a mol·L-1 I2和10 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)⥫⥬AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)，溶液中c(I－)与反应时间(t)的关系如图所示。下列不能说明反应达到平衡状态的是(　　) A．溶液的pH不再变化 B．c(AsO)＝0.25b mol·L-1 C．v正(I－)＝2v逆(AsO) D．c(I－)不再变化 解析　B　溶液的pH不再变化，说明OH－的浓度不再改变，反应一定达到平衡状态，故A不符合；根据图示，达到平衡状态时c(I－)＝b mol·L-1，根据反应方程式，平衡时c(AsO)＝0.5b mol·L-1，c(AsO)＝0.25b mol·L-1，反应没有达到平衡状态，故B符合；v正(I－)＝2v逆(AsO)，正、逆反应反应一定达到平衡状态，故C不符合；c(I－)不再变化，反应一定达到平衡状态，故D不符合。 4．在一定温度下的某密闭容器中，不能说明可逆反应H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)已经达到平衡状态的标志是(　　) A．HI的生成速率与HI的分解速率相等 B．HI的生成速率与H2的生成速率之比是2∶1 C．单位时间内，一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂 D．单位时间内，2 mol HI反应的同时生成1 mol I2 解析　D　HI的生成速率与分解速率相等，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，A不符合题意；HI的生成速率(正反应)与H2的生成速率(逆反应)之比为2∶1，根据反应计量数关系，此时正逆反应速率相等，达到平衡状态，B不符合题意；单位时间内断裂1个H—H键(正反应)的同时断裂2个H—I键(逆反应)，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，C不符合题意；单位时间内2 mol HI反应的同时生成1 mol I2(逆反应)，仅体现逆反应速率，无法判断正反应速率是否相等，D符合题意。 5．反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH<0 若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是(　　) A．容器内的温度不再变化 B．容器内的压强不再变化 C．相同时间内，断开H—H键的数目和生成N—H键的数目之比为1∶2 D．v正(N2)＝3v逆(H2) 解析　A　已知反应为正向放热反应，平衡发生移动时，恒压绝热容器内温度一定变化，当容器内的温度不再变化时，说明已达平衡状态，A符合题意；反应在恒压条件下进行，反应前后压强均不变，则容器内的压强不再变化，不能说明已达平衡状态，B不符合题意；断开H—H键和生成N—H键均指正反应方向，不能判断是否达到平衡状态，C不符合题意；反应速率之比等于对应化学计量系数之比，同时当同一物质v正＝v逆时达到平衡，则当v正(N2)∶v逆(H2)＝1∶3，即v正(N2)＝v逆(H2)时反应达到平衡，D不符合题意。 6．在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：甲：C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)；乙：CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)，现有下列状态： ①混合气体平均相对分子质量不再改变 ②恒温时，气体压强不再改变 ③各气体浓度相等 ④绝热时，反应体系温度保持不变 ⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍 ⑥混合气体密度不变 ⑦单位时间内，消耗水质量与生成氢气质量比为9∶1 其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是(　　) A．①②⑤　　　　　　　 B．③④⑥ C．⑥⑦ D．④⑤ 解析　D　①乙反应前后气体的物质的量不变，则无论是否达到平衡状态，混合气体平均相对分子质量都不改变，不合题意；②乙反应前后气体的物质的量不变，恒温时，无论是否达到平衡状态，气体压强都不改变，不合题意；③平衡常数未知，各气体组成浓度相等，不一定达到平衡状态，不合题意；⑥乙都是气体参加反应，无论是否达到平衡状态，混合气体密度都不变，不合题意；⑦单位时间内，消耗水蒸气质量与生成氢气质量比为9∶1，为正反应速率关系，不能说明是否达到平衡状态，不合题意；④⑤能够说明两反应均达到化学平衡，故选D。 7．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应2Al2O3(s)＋6Cl2(g)⥫⥬4AlCl3(g)＋3O2(g)，下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是(　　) ①混合气体的密度不变；②n(Cl2)∶n(AlCl3)∶n(O2)＝6∶4∶3；③容器内物质的总质量不变；④Al2O3的质量不变；⑤混合气体的平均相对分子质量不变；⑥v正(Cl2)＝2v正(O2) A．①③④⑤ B．①④⑤⑥ C．①④⑤ D．①②③⑥ 解析　C　①反应在恒容密闭容器中进行，气体体积V不变。反应中Al2O3是固体，气体质量会随反应进行改变。根据ρ＝，当混合气体密度不变时，说明气体质量不变，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，①正确；②n(Cl2)∶n(AlCl3)∶n(O2) ＝ 6∶4∶3只是反应中各物质的化学计量数之比，不能说明各物质的物质的量不再变化，无法判断反应是否达到平衡，②错误；③容器内有固体Al2O3，即使反应未达平衡，容器内物质总质量也不变，所以不能据此判断反应达到平衡，③错误；④Al2O3质量不变，说明其消耗量和生成量相等，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，④正确；⑤反应前后气体的物质的量发生变化，气体质量也变化。混合气体平均相对分子质量M＝，当M不变时，说明m总和n总不再变化，反应达到平衡状态，⑤正确；⑥速率之比等于化学计量数之比，v正(Cl2)＝2v正(O2)，当v正(Cl2)＝2v逆(O2)时才表明正逆反应速率相等，反应达到平衡，此选项只给了v正(Cl2)＝2v正(O2)，不能判断平衡，⑥错误。 8．(10分)一定温度下，在2 L的密闭容器中，M、N两种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示： (1)反应的化学方程式为_____________________________________________。(2分) (2)反应达到最大限度的时间是________min，该时间内的平均反应速率v(N)＝______________，v(M)＝__________________。(3分) (3)反应达到平衡状态时，放出6Q kJ的热量，当容器中充入1 mol N，反应放出的热量为________(填序号，下同)。(1分) ①等于Q kJ　　②小于Q kJ　　③大于Q kJ　　④等于2Q kJ (4)判断该反应达到平衡状态的依据是________。(2分) ①该条件下，正、逆反应速率都为零 ②该条件下，混合气体的密度不再发生变化 ③该条件下，混合气体的压强不再发生变化 ④该条件下，单位时间内消耗2 mol N的同时，生成1 mol M (5)能加快反应速率的措施是____________________。(2分) ①升高温度　②容器体积不变，充入惰性气体Ar ③容器压强不变，充入惰性气体Ar　④使用催化剂 解析　 (1)反应进行到6 min时N减少了8 mol－2 mol＝6 mol，N为反应物，M增加了5 mol－2 mol＝3 mol，M为生成物，二者化学计量数之比为：6 mol∶3 mol＝2∶1，因此反应的化学方程式为：2N⥫⥬M；(2)根据题图可知，反应进行到6 min 时各物质的物质的量不再发生变化，因此反应达到最大限度的时间是6 min；该时间内的平均反应速率v(N)＝＝0.5 mol/(L·min)，v(M)＝v(N)＝ 0.25 mol/(L·min)；(3)反应达到平衡时消耗6 mol N，放出6Q kJ的热量，当容器中充入1 mol N，若N完全反应，则放出Q kJ的热量，但该反应是可逆反应，反应不能进行到底，所以反应放出的热量小于Q kJ，答案为②；(4)①达到平衡状态时，正、逆反应速率相等但不为零，①不选；②密度是混合气体的质量和容器容积的比值，在反应过程中气体质量和容器的容积始终是不变的，因此该条件下混合气体的密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，②不选；③该反应为反应前后气体物质的量不相等的可逆反应，该条件下混合气体的压强不再发生变化能说明反应达到平衡状态，③选；④该条件下，单位时间内消耗2 mol N的同时，生成1 mol M，均表示正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，④不选；故答案为③；(5)①升高温度，反应速率加快，①符合题意；②容器容积不变，充入惰性气体Ar，参加反应的物质浓度不变，反应速率不变，②不符合题意；③容器压强不变，充入惰性气体Ar，容器容积增大，参加反应的物质浓度减小，反应速率减慢，③不符合题意；④使用催化剂，反应速率加快，④符合题意；故答案为①④。 答案　(1)2N⥫⥬M　(2)6　0.5 mol/(L·min) 0.25 mol/(L·min)　(3)②　(4)③　(5)①④ [能力提升] 9．工业合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题。工业合成氨反应的化学方程式如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。将1 mol N2(g)、1 mol H2(g)通入一密闭容器中，下列不能判断该反应达到化学平衡状态的是(　　) A．在恒温恒容条件下，N2的体积分数不变 B．在恒温恒压条件下，混合气体的密度不变 C．在绝热容器中，容器中的温度不变 D．3v正(NH3)＝2v逆(H2) 解析　A　在恒温恒容条件下，设某时刻时N2、H2和NH3的变化量如下： 　　　　 　　N2　＋　 3H22NH3 起始量/mol 　 　1　　　　1 转化量/mol 　 　x　　　　3x　　　　　2x 某时刻量/mol 　1－x　　 1－3x　　 　2x 起始时N2的体积分数为×100%＝50%，某时刻时N2的体积分数为×100%＝×100%＝50%，所以N2的体积分数始终不变，不能作为判断是否达到平衡的标志，故A错误；恒温恒压下，总质量始终不变，体积随着反应的进行发生改变，所以密度刚开始随着反应的进行也在变，当其不变时，说明达到平衡状态，故B正确；绝热容器中，反应放热导致温度升高，温度不变说明热量不再变化，即达到平衡，故C正确；根据反应速率关系，正反应中v正(NH3)＝2v正(N2)，逆反应中v逆(H2)＝3v逆(N2)，平衡时v正(N2)＝v逆(N2)，代入得3v正(NH3)＝2v逆(H2)，该等式仅在平衡时成立，故D正确。 10．将0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合，充分反应后，取混合溶液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡2Fe3+＋2I－⥫⥬2Fe2+＋I2的是(　　) 实验编号 实验操作 实验现象 ① 滴入KSCN溶液 溶液变为红色 ② 滴入AgNO3溶液 有黄色沉淀生成 ③ 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 有蓝色沉淀生成 ④ 滴入淀粉溶液 溶液变为蓝色 A．① B．②和④ C．③和④ D．①和② 解析　A　将0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，I－过量，若不是可逆反应，Fe3+全部转化为Fe2+，则溶液中无Fe3+，故只需要证明溶液中含Fe3+即可。①说明溶液中有Fe3+，能说明反应存在化学平衡，正确；②充分反应后的溶液中I－过量，无论是否存在平衡，都会有黄色沉淀生成，所以不能说明反应存在平衡，错误；③无论反应存不存在平衡，溶液中均存在Fe2+，滴入K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀生成，错误；④无论反应存不存在平衡，溶液中均有I2，滴入淀粉溶液，溶液变为蓝色不能证明反应存在化学平衡，错误。 11．利用反应CH4(g)＋4NO(g)⥫⥬CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＜0可消除氮的氧化物污染。某条件下无催化剂存在时，向某密闭容器中加入CH4和NO发生上述反应，反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。 下列说法正确的是(　　) A．曲线②表示的是v正-t关系 B．有催化剂存在时，v2增大、v1不变 C．t2时体系中c(NO)∶c(N2)＝2∶1 D．t1、t2时混合气体的平均摩尔质量相等 解析　D　开始时反应物浓度最大，生成物浓度为0，所以曲线①表示的是v正-t关系，曲线②表示的是v逆-t关系，A错误；催化剂能降低反应的活化能，使反应的v1、v2都增大，B错误；t2时体系达到平衡状态，但无法确定c(NO)∶c(N2)的值，C错误；平均摩尔质量＝，m总不变，n总不变，故t1、t2时混合气体的平均摩尔质量相等，D正确。 12．当反应容器内气体密度不随时间变化时，无法说明下列可逆反应一定达到平衡的是(　　) A．在恒温、恒容容器中：A(s)＋B(g)⥫⥬C(g) B．在恒温、恒压容器中：A(g)＋B(g)⥫⥬C(g) C．在恒容、绝热容器中：A(g)＋B(g)⥫⥬2C(g) D．在恒压、绝热容器中：A(g)＋B(g)⥫⥬2C(g) 解析　C　A(s)为固体，反应过程为气体质量增加的过程，反应达到平衡时，气体质量不再增加，反应条件为恒容，根据ρ＝，可知气体密度不随时间变化时反应一定为平衡状态，A正确；反应物和生成物都为气体，气体质量始终不变，反应条件为恒压，体积可变，根据ρ＝，可知气体密度不随时间变化时反应一定为平衡状态，B正确；该反应质量和体积始终恒定不变，根据ρ＝，可知气体密度不随时间变化反应不一定处在平衡状态，C错误；反应条件为恒压、绝热，反应过程中能量变化会导致体积的变化，当反应达到平衡状态时，温度不变则体积不再变化，根据ρ＝，可知气体密度不随时间变化时反应一定处于平衡状态，D正确。 13．(10分)一定温度下，在容积为V L的密闭容器中进行反应：aN(g)⥫⥬bM(g)，M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示： (1)此反应的化学方程式中＝__________。(2分) (2)t1到t2时刻，以M的浓度变化表示的平均反应速率为__________。(4分) (3)下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是__________(填字母)。(4分) A．反应中M与N的物质的量之比为1∶1 B．混合气体的总质量不随时间的变化而变化 C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化 D．单位时间内每消耗a mol N，同时生成b mol M 解析　(1)t2时，＝＝＝2。 (2)v(M)＝＝ mol·L-1·min-1。 (3)该反应反应前后气体体积发生改变，因此其总物质的量会发生改变，当总物质的量不变时达到平衡状态。 答案　(1)2　(2) mol·L-1·min-1 (3)C 14．(10分)NOx、SO2等大气污染物的妥善处理对保护环境具有重要意义。 (1)汽车中的三元催化器能使尾气中的NO和CO发生反应转化为无污染的气体，主要反应的化学方程式为2CO(g)＋2NO(g)⥫⥬N2(g)＋2CO2(g)。 ①下图为相同时间内不同温度下汽车尾气中NO的转化率的变化情况。该反应最佳的催化剂与温度为________。(2分) ②若在恒容密闭容器中，充入2 mol CO和1 mol NO，下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母)。(2分) A．CO和NO的物质的量之比不变 B．混合气体的密度保持不变 C．混合气体的压强保持不变 D．2v(N2)正＝v(CO)逆 (2)为研究如何增大NO和CO催化反应的速率，某课题组进行了以下实验探究。 编号 t/℃ c(NO)/(mol·L-1) c(CO)/(mol·L-1) 催化剂的比表面积 Ⅰ 280 6.50×10-3 4.00×10-3 80.0 Ⅱ 280 6.50×10-3 4.00×10-3 120.0 Ⅲ 360 6.50×10-3 4.00×10-3 80.0 回答下列问题： ①第 Ⅰ 组实验中，达到平衡时NO的浓度为________。(2分) ②由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，该化学反应速率将________(填“增大”“减小”或“无影响”)。(2分) ③由实验Ⅰ和Ⅲ可得出的结论是___________________________________________ ______________________________________________________。(2分) 解析　(1)①由题图知，当催化剂为PtO-CeO2-OMS、温度在250 ℃左右时NO的转化率已经比较高了，故该反应最佳的催化剂与温度为：PtO-CeO2-OMS、250 ℃；②由于充入的CO和NO的物质的量分别为2 mol和1 mol，反应时消耗的CO和NO的物质的量相同，那么当CO和NO的物质的量之比不变时，说明反应达到了平衡，A不符合题意；气体总质量不变，容器恒容，则混合气体的密度一直不变，故密度保持不变不能说明反应已经达到平衡状态，B符合题意；该反应前后气体的总物质的量不同，那么在恒温恒容条件下，混合气体的压强一直在变化，当混合气体的压强保持不变时说明反应达到了平衡，C不符合题意；2v(N2)正＝v(CO)逆说明正、逆反应程度相当，反应达到了平衡，D不符合题意；(2)①由图知，第Ⅰ组实验中，从开始反应到达到平衡，CO的浓度减少了(4.00－1.00)×10-3 mol·L-1＝3.00×10-3 mol·L-1，则NO的浓度也减少这么多，达到平衡时NO的浓度为(6.50－3.00)×10-3 mol·L-1＝3.50×10-3 mol·L-1；②实验Ⅰ和Ⅱ的反应物浓度相同而Ⅱ中催化剂比表面积较大，由图中Ⅰ、Ⅱ对应的曲线知，二者平衡时各组分浓度相同，但曲线Ⅱ先达到平衡，说明增大催化剂比表面积，该化学反应速率将增大；③实验Ⅰ和Ⅲ的反应物浓度和催化剂比表面积均相同，Ⅲ的温度高于Ⅰ，由图中Ⅰ、Ⅲ对应的曲线知，曲线Ⅲ先达到平衡，故由实验Ⅰ和Ⅲ可得出的结论是：当其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大。 答案　(1)①PtO-CeO2-OMS、250 ℃　②B (2)①3.50×10-3 mol·L-1　②增大　③当其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大 学科网（北京）股份有限公司 $