第二單元化學反應的方向與限度第2課時化學平衡狀態一、必備基礎知識1.對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),當m、n、p、q為任意整數時,可說明該反應達到平衡的標志是()①體系的壓強不再改變②體系的溫度不再改變③各組分的濃度不再改變④各組分的質量分數不再改變⑤反應速率vA∶vB∶vC∶vD=m∶n∶p∶q⑥單位時間內有mmolA斷鍵反應,同時有pmolC也斷鍵反應A.②④⑤⑥ B.②③④⑥C.①②④⑤ D.①③⑤⑥2.下列有關可逆反應的說法不正確的是()A.可逆反應是指在同一條件下能同時向正、逆兩個方向進行的反應B.可逆反應的速率越大,進行的限度也就越大C.可逆反應達到平衡時,反應并未停止D.存在平衡的不一定是可逆反應3.SO2的催化氧化是工業制硫酸的一步重要反應,在恒容密閉容器中發生反應:2SO2+O22SO3,下列有關說法不正確的是()A.溫度升高,可加快反應速率B.平衡時,SO2、SO3的濃度一定相等C.平衡時,正、逆反應速率相等且不為零D.平衡時,SO2或O2不可能100%轉化為SO34.以下可逆反應,在給定的條件下一定達到了化學平衡狀態的是()A.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)[在混合氣體中φ(NH3)=33.3%]B.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(在恒容容器中,容器內壓強不再變化)C.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(在恒壓條件下,總質量不再改變)D.2NO2(g)2NO(g)+O2(g)(在恒容條件下,氣體顏色不再改變)5.在一定溫度下,容積一定的密閉容器中可逆反應3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)達到平衡的標志是()A.容器內混合氣體的密度不再變化B.斷裂2molH—O鍵的同時形成1molH—H鍵C.容器內混合氣體的壓強不再變化D.消耗3molFe的同時生成1molFe3O46.在兩個恒容的密閉容器中分別進行下列兩個可逆反應:甲:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)乙:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)現有下列狀態:①混合氣體的平均相對分子質量不再改變;②恒溫時,氣體壓強不再改變;③各氣體組成濃度相等;④反應體系中溫度保持不變;⑤斷裂氫氧鍵速率是斷裂氫氫鍵速率的2倍;⑥混合氣體的密度不變;⑦單位時間內,消耗水蒸氣的質量與生成氫氣的質量之比為9∶1。其中能表明甲、乙容器中反應都達到平衡狀態的是()A.①②⑤ B.③④⑥ C.⑥⑦ D.④⑤7.(2023河北邯鄲魏縣五中高二期中)一定溫度下,反應N2O4(g)2NO2(g)的焓變為ΔH。現將1molN2O4充入一恒壓密閉容器中,下列示意圖正確且能說明反應達到平衡狀態的是()A.①② B.②④ C.③④ D.①④8.在某一容積為5L的密閉容器內,加入0.2mol的CO和0.2mol的H2O,在催化劑存在的條件下加熱至高溫,發生反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH>0。反應中CO2的濃度隨時間變化情況如圖:(1)根據如圖數據,反應開始至達到平衡時,v(CO)為;反應達到平衡時,c(H2)=。(2)判斷該反應達到平衡的依據是(填字母)。A.CO減少的化學反應速率和CO2減少的化學反應速率相等B.CO、H2O、CO2、H2的濃度都相等C.CO、H2O、CO2、H2的濃度都不再發生變化D.正、逆反應速率都為零二、關鍵能力提升9.將一定量純凈的氨基甲酸銨置于特制的密閉真空容器中(假設容器容積不變,固體試樣體積忽略不計),在恒定溫度下使其達到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。可以判斷該分解反應已經達到化學平衡的是()①2v(NH3)=v(CO2)②密閉容器中總壓強不變③密閉容器中混合氣體的密度不變④密閉容器中氨氣的體積分數不變A.②③④ B.②③ C.①②③④ D.①②④10.某溫度下固定容積的密閉容器中,進行如下可逆反應:A(s)+3B(g)C(g)+2D(g),當下列物理量不再發生變化時,能表明該反應一定已達到平衡狀態的是()①混合氣體的密度②容器內氣體的壓強③混合氣體的平均相對分子質量④A的物質的量A.②③④ B.②③ C.①③④ D.④11.在溶液中進行反應:Cr2O72-+H2O2CrO4A.若溶液pH不再變化,則反應達到平衡狀態B.達到平衡時v正(Cr2O72-)=2v逆C.平衡后混合物中各組分的物質的量濃度相等D.達到平衡后升溫,正反應速率增大,逆反應速率減小12.一定溫度下,向一容積為2L的恒容密閉容器中充入2molA與3molB,在一定條件下進行反應:A(g)+B(g)C(g)ΔH>0,達到平衡后容器內壓強是開始時的84%。若加入某種催化劑后反應的能量變化如圖所示。下列說法正確的是()A.由圖可知,加入催化劑之后,原反應分成了兩步,第二步反應較慢B.若40s后達到平衡,則用A表示該反應的速率為0.01mol·L-1·s-1C.當容器c(D.達到平衡時,C的體積分數約為25%13.在20L恒容的密閉容器中,加入3molSO3(g)和1mol氧氣,在某溫度下進行反應,反應進行4min后氧氣的濃度為0.06mol·L-1,當反應經過8min時,反應到達平衡。(1)0~4min內生成O2的平均速率:v(O2)=mol·L-1·min-1。(2)整個過程中,各物質的濃度隨時間的變化如圖所示,則該反應的化學方程式為。(3)物質的濃度不再改變標志著該反應已達平衡,下列還可以說明該反應已達平衡的是(填序號)。①體系內壓強不再改變②容器內氣體的密度不再改變③混合氣體的平均相對分子質量不再改變④v正(SO3)=2v逆(O2)⑤n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)=2∶1∶214.一定溫度下,向容積為2L的密閉容器中充入一定量的NO2氣體,發生反應:2NO2(g)N2O4(g),測得各物質的物質的量隨時間的變化如圖所示。(1)曲線(填“X”或“Y”)表示NO2的物質的量隨時間的變化曲線,0~3min內用N2O4表示的反應速率為。(2)若降低溫度,則v(正)(填“加快”“減慢”或“不變”,下同),v(逆)。(3)若上述反應分別在甲、乙兩個相同容器內同時進行,相同時間內分別測得甲中v(NO2)=0.3mol·L-1·s-1,乙中v(N2O4)=6mol·L-1·min-1,則中反應更快。(4)下列表示該反應已達到化學平衡狀態的是(填字母)。A.v(NO2)=2v(N2O4)B.容器內壓強不再發生變化C.容器內氣體分子總數不再發生變化D.容器內N2O4與NO2物質的量相等參考答案一、必備基礎知識1.B解析①若該反應前后氣體物質的量不變,則反應壓強始終不變,所以體系的壓強不再改變時,該反應不一定達到平衡狀態,錯誤;②無論該反應是放熱反應還是吸熱反應,當體系的溫度不再改變時,正、逆反應速率相等,則該反應達到平衡狀態,正確;③各組分的濃度不再改變,則正、逆反應速率相等,該反應達到平衡狀態,正確;④各組分的質量分數不再改變,則正、逆反應速率相等,該反應達到平衡狀態,正確;⑤無論該反應是否達到平衡狀態,都存在反應速率vA∶vB∶vC∶vD=m∶n∶p∶q,所以該反應不一定達到平衡狀態,錯誤;⑥單位時間內有mmolA斷鍵反應,同時有pmolC也斷鍵反應,則正、逆反應速率相等,反應達到平衡狀態,正確。綜上所述②③④⑥符合題意。2.B解析可逆反應是指在同一條件下能同時向正、逆兩個方向進行的反應,A項正確;可逆反應的速率大小與反應限度沒有必然聯系,B項錯誤;可逆反應達到平衡時,反應并未停止,各成分的濃度不再變化,C項正確;晶體投入其飽和溶液中就存在溶解與結晶的平衡,故存在平衡的不一定是可逆反應,D項正確。3.B解析升高溫度,化學反應速率增大,故A正確;反應物的起始量未知,則平衡時SO2、SO3的濃度不一定相等,故B錯誤;化學平衡是動態平衡,則平衡時,正、逆反應速率相等且不為零,故C正確;該反應是可逆反應,可逆反應不可能完全反應,則平衡時SO2或O2不可能100%轉化為SO3,故D正確。4.D解析φ(NH3)=33.3%不能說明達到平衡狀態,A項錯誤;等體積反應,p總始終為恒量,B項錯誤;總質量始終為恒量,不能作為判斷是否達到平衡狀態的依據,C項錯誤。5.A解析反應3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)是氣體質量減少的反應,反應過程中體積不變,則密度一直減小,當容器內混合氣體的密度不再變化時,反應達到平衡,A項正確;斷裂2molH—O鍵和形成1molH—H鍵都表示的是正反應速率,不能說明反應達到平衡,B項錯誤;反應3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)是氣體體積不變的反應,反應過程中壓強一直不變,容器內混合氣體的壓強不再變化時不能說明反應達到平衡,C項錯誤;消耗3molFe的同時生成1molFe3O4都表示的是正反應速率,不能說明反應達到平衡,D項錯誤。6.D解析甲容器中,碳單質為固體,該反應屬于反應前后氣體體積不相等的反應;乙容器中的反應屬于反應前后氣體體積不變的反應,氣體平均相對分子質量、密度、壓強都始終不變,①②⑥不符合;各組分濃度相等,不能判斷反應是否達到平衡狀態,③不符合;對于任何一個可逆反應,隨著反應的進行,體系溫度會發生變化,當溫度不再改變時,說明反應達到平衡狀態,④符合;斷裂氫氧鍵速率是斷裂氫氫鍵速率的2倍,說明正、逆反應速率相等,達到平衡狀態,⑤符合;消耗水蒸氣與生成氫氣是同一方向,不能據此判斷反應是否達到平衡狀態,⑦不符合。7.D解析因反應容器保持恒壓,反應前后氣體物質的量不相等,所以容器容積隨反應進行而不斷變化,結合ρ氣=mV可知,氣體密度不再變化說明容器容積不再變化,即氣體的物質的量不再變化,反應達到平衡狀態,①符合題意;無論是否平衡,反應的ΔH都不變,②不符合題意;反應開始時,加入1molN2O4,隨著反應的進行,N2O4的濃度逐漸變小,故v正(N2O4)逐漸變小,直至達到平衡,③不符合題意;N2O4的轉化率不再變化,說明N2O4的濃度不再變化,反應達到平衡狀態,④8.答案(1)0.003mol·L-1·min-10.03mol·L-1(2)AC解析(1)由題圖可知,10min后反應達到平衡,v(CO)=v(CO2)=0.03mol·L-110min=0.003mol·L-1·min-1。由化學方程式可得c(H2)=c(CO2(2)達到平衡的標志是各物質的百分比不變,濃度不變,正、逆反應速率相等且不為零。CO減少的化學反應速率是正反應速率,CO2減少的化學反應速率是逆反應速率。所以A、C可作為判斷反應達到平衡的依據。二、關鍵能力提升9.B解析①沒有指明正、逆反應速率,不能判斷是否到達平衡;②該反應是氣體體積增大的反應,故當容器內壓強不變時,能說明達到平衡;③隨反應進行混合氣體的質量增大,容器的容積不變,混合氣體的密度增大,當密度不再變化時,能說明達到平衡;④混合氣體只有氨氣與二氧化碳,且二者物質的量之比始終為2∶1,即氨氣的體積分數始終不變,故不能說明達到平衡。10.C解析該反應中有固態物質參與,在恒容條件下,當混合氣體的密度不變即混合氣體的質量不變時,反應達到平衡狀態,①符合題意;該反應前后氣體分子數不變,由于容積固定,壓強始終不變,故容器內氣體壓強不變不能說明反應達平衡狀態,②不符合題意;該反應前后氣體的總物質的量不變,氣體的總質量發生變化,所以隨著反應的進行,氣體平均相對分子質量會發生改變,當混合氣體的平均相對分子質量不變時即反應達平衡狀態,③符合題意;隨著反應的進行,A的物質的量發生改變,若A的物質的量不變,則說明反應達平衡狀態,④符合題意。11.A解析若溶液pH不再變化,則氫離子濃度保持不變,各粒子的濃度保持定值,即反應達到平衡狀態,A項正確;反應速率之比和各粒子的化學計量數成正比,達到平衡時,正、逆反應速率相等,故2v正(Cr2O72-)=v逆12.B解析活化能越大,反應速率越慢,第一步反應活化能較大,則反應較慢,A項錯誤;根據“三段式”分析:A(g)+B(g)C(g)起始/mol 2 3 0轉化/mol x x x平衡/mol 2-x 3-x x結合達到平衡后容器內壓強是開始時的84%,則5-x5×100%=84%,x=0.8,用A表示該反應的速率為0.8mol2L×40s=0.01mol·L-1·s-1,B項正確;由B項分析可知,13.答案(1)0.0025(2)2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)(3)①③④解析分析圖像得出,(1)該反應為2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),反應進行4min后,O2的濃度由0.05mol·L-1變為0.06mol·L-1,由此得出v(O2)=0.01mol·L-14min=0.0025mol·L-1·min-1。(3)根據反應2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),①體系壓強不變,說明反應已達平衡狀態;②容器的容積不變,混合氣體的質量不變,則反應過程中密度始終不變,密度不變不能說明反應達平衡狀態;③混合氣體的總質量不變,但反應過程中混合氣體的總物質的量改變,若平均相對分子質量不變,說明反應已達平衡狀態;④表示v14.答案(1)X0.05mol·L-1·min-1(2)減慢減慢(3)甲(4)BC解析(1)根據反應:2NO2(g)N2O4(g)的化學計量數可看出,NO2物