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课时跟踪检测(十二)　化学平衡状态
[基础巩固练]
知识点一　可逆反应及其特征
1．下列反应不属于可逆反应的是(　　)
A．SO2溶于水和H2SO3分解
B．H2跟I2化合成HI和HI分解
C．SO2跟O2化合成SO3和SO3分解
D．NH3与HCl化合生成NH4Cl和NH4Cl受热分解生成NH3和HCl
2．(2021·北京高二期末)已知298 K时，合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.0 kJ·mol－1，在此温度下将1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应。测得反应放出的热量(假设测量过程中没有能量损失)(　　)
A．一定小于92.0 kJ B．一定大于92.0 kJ
C．一定等于92.0 kJ D．无法确定
3．(2021·江苏无锡高二月考)在一个恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为1.0 mol·L－1、1.0 mol·L－1、0.5 mol·L－1，当反应达到最大限度时，可能出现的数据是(　　)
A．c(SO3)＝1.5 mol·L－1
B．c(O2)＝c(SO3)＝0.75 mol·L－1
C．c(O2)＝1.25 mol·L－1
D．c(SO2)＋c(SO3)＝1.5 mol·L－1
知识点二　化学平衡的理解与应用
4．哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生：N2＋3H22NH3，下列有关说法正确的是(　　)
A．达到化学平衡时，N2将完全转化为氨
B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化
D．达到化学平衡时，正、逆反应速率都为零
5．(2021·江苏盐城高二月考)一定条件下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol COCl2(g)，发生反应：COCl2(g) Cl2(g)＋CO(g)，反应过程中测得的有关数据如表所示，下列说法不正确的是(　　)
t/s 0 2 4 6 8
n(Cl2)/mol 0 0.30 0.39 0.40 0.40
A.6 s之后反应达到平衡状态，容器内的压强不再随时间而改变
B．达到6 s时，反应停止，不再进行
C．8 s时，反应容器中各物质的浓度不再发生变化
D．生成Cl2的平均反应速率：v(0～2 s)>v(2～4 s)
6．在200 ℃时，将1 mol H2(g)和2 mol I2(g)充入容积为V L的密闭容器中，发生反应：I2(g)＋H2(g)2HI(g)　ΔH＝－c kJ·mol－1
(1)反应刚开始时，由于c(H2)＝________，c(I2)＝________，而c(HI)＝________，所以化学反应速率________最大，而________最小(为零)。
(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)________，c(I2)________，而c(HI)______，从而化学反应速率v正________，而v逆________。(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了平衡。若保持外界条件不变时，反应混合物的总物质的量为________mol，此时放出的热量Q________c kJ(填“＝”“>”或“<”)。
知识点三　化学平衡状态的判断
7．一定温度下，在恒容密闭容器中充入CO和H2，发生反应：2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)　ΔH<0。下列图像符合实际且t0时达到平衡状态的是(　　)
8．(2022·江苏南京高二月考)一定条件下，反应2A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(g)在容积不变的密闭容器中进行，达到化学平衡状态的标志是(　　)
A．单位时间内生成2n mol B，同时消耗3n mol C
B．容器内压强不随时间变化
C．混合气体的密度不随时间变化
D．单位时间内生成2n mol A，同时生成n mol D
9．(2021·黑龙江哈尔滨高二期末)在绝热的固定容积密闭容器中，发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)。下列选项中说明反应已经达到平衡状态的个数为(　　)
①体系温度不再改变；
②体系压强不再改变；
③混合气体密度不再改变；
④混合气体的平均摩尔质量不再改变；
⑤体系内气体颜色不再变化；
⑥v(I2)∶v(H2)＝1∶1；
⑦HI(g)的体积分数不再发生变化。
A．3 B．4
C．5 D．6
[素养提升练]
10．在一定温度下，容器内某一反应中两种气态物质M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图，下列表述中正确的是(　　)
A．反应的化学方程式为2MN
B．t2时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态
C．t3时，M上a点正反应速率等于N上b点的逆反应速率
D．t3后的单位时间段内，无论是用M表示还是用N表示，反应速率均为0
11．(2021·福建厦门高二月考)一定条件下，将NO2与SO2以体积比为1∶2置于密闭容器中，发生反应：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ·mol－1，下列能说明反应达到平衡状态的是(　　)
A．体系压强保持不变
B．混合气体颜色保持不变
C．SO3和NO的体积比保持不变
D．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
12．一定温度下，在10 L密闭容器中加入5 mol SO2和 3 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，10 min 时，反应达到平衡状态，此时有3 mol SO2发生了反应。
(1)反应生成了________mol SO3，v(SO2)＝____________________________。
(2)平衡时SO3的浓度是________________________，SO2的转化率是________。
(3)平衡时容器内气体的总物质的量为________mol。
(4)物质的浓度不再改变标志着该反应已达平衡，下列还可以说明该反应已达平衡的是________(填序号)。
①体系内压强不再改变
②容器内气体的密度不再改变
③混合气体的平均相对分子质量不再改变
④v正(SO3)＝2v逆(O2)
⑤n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)＝2∶1∶2
课时跟踪检测(十二)　化学平衡状态
[基础巩固练]
知识点一　可逆反应及其特征
1．下列反应不属于可逆反应的是(　　)
A．SO2溶于水和H2SO3分解
B．H2跟I2化合成HI和HI分解
C．SO2跟O2化合成SO3和SO3分解
D．NH3与HCl化合生成NH4Cl和NH4Cl受热分解生成NH3和HCl
解析：D　在相同条件下，既能正向进行同时又能逆向进行的化学反应称为可逆反应，条件是判断的关键。D中正、逆反应的条件不同，不是可逆反应。
2．(2021·北京高二期末)已知298 K时，合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.0 kJ·mol－1，在此温度下将1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应。测得反应放出的热量(假设测量过程中没有能量损失)(　　)
A．一定小于92.0 kJ B．一定大于92.0 kJ
C．一定等于92.0 kJ D．无法确定
解析：A　可逆反应不能进行到底，故放出的热量一定小于92.0 kJ。
3．(2021·江苏无锡高二月考)在一个恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为1.0 mol·L－1、1.0 mol·L－1、0.5 mol·L－1，当反应达到最大限度时，可能出现的数据是(　　)
A．c(SO3)＝1.5 mol·L－1
B．c(O2)＝c(SO3)＝0.75 mol·L－1
C．c(O2)＝1.25 mol·L－1
D．c(SO2)＋c(SO3)＝1.5 mol·L－1
解析：D　A项，该反应为可逆反应，不能完全转化，则c(SO3)＜1.5 mol·L－1，错误；B项，某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为1.0 mol·L－1、1.0 mol·L－1、0.5 mol·L－1，SO3的浓度增大0.25 mol·L－1变为0.75 mol·L－1，此时转化的氧气为0.125 mol·L－1，此时c(O2)＝1.0 mol·L－1－0.125 mol·L－1＝0.875 mol·L－1，错误；C项，该反应为可逆反应，不能完全转化，结合上述分析可知，c(O2)＜1.25 mol·L－1，错误；D项，由S原子守恒可知，c(SO2)＋c(SO3)＝1.5 mol·L－1，正确。
知识点二　化学平衡的理解与应用
4．哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生：N2＋3H22NH3，下列有关说法正确的是(　　)
A．达到化学平衡时，N2将完全转化为氨
B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化
D．达到化学平衡时，正、逆反应速率都为零
解析：C　达到化学平衡时，体系中各组分的浓度不再变化。
5．(2021·江苏盐城高二月考)一定条件下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol COCl2(g)，发生反应：COCl2(g) Cl2(g)＋CO(g)，反应过程中测得的有关数据如表所示，下列说法不正确的是(　　)
t/s 0 2 4 6 8
n(Cl2)/mol 0 0.30 0.39 0.40 0.40
A.6 s之后反应达到平衡状态，容器内的压强不再随时间而改变
B．达到6 s时，反应停止，不再进行
C．8 s时，反应容器中各物质的浓度不再发生变化
D．生成Cl2的平均反应速率：v(0～2 s)>v(2～4 s)
解析：B　6 s之后氯气的物质的量不再改变，化学反应达到平衡状态，容器内气体总物质的量保持不变，因而压强不再随时间而改变，故A正确；6 s时达到平衡状态，v正＝v逆≠0，反应不会停止，仍在进行，故B错误；8 s时是平衡状态，反应容器中各物质的浓度不再发生变化，故C正确；0～2 s生成氯气0.30 mol，2～4 s生成氯气0.09 mol，可知0～2 s内生成Cl2的平均反应速率大，故D正确。
6．在200 ℃时，将1 mol H2(g)和2 mol I2(g)充入容积为V L的密闭容器中，发生反应：I2(g)＋H2(g)2HI(g)　ΔH＝－c kJ·mol－1
(1)反应刚开始时，由于c(H2)＝________，c(I2)＝________，而c(HI)＝________，所以化学反应速率________最大，而________最小(为零)。
(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)________，c(I2)________，而c(HI)______，从而化学反应速率v正________，而v逆________。(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了平衡。若保持外界条件不变时，反应混合物的总物质的量为________mol，此时放出的热量Q________c kJ(填“＝”“>”或“<”)。
解析：(1)根据定义c＝即可求出各自的浓度。浓度越大，反应速率越大。因此刚开始时正反应速率最大，逆反应速率最小。(2)该反应在反应前后分子数相等，混合物总物质的量始终为3 mol；该反应为可逆反应，不可能进行完全，放出的热量小于c kJ。
答案：(1) mol·L－1　 mol·L－1　0 　v正　v逆
(2)减小　减小　增大　减小　增大
(3)相等　3　<
知识点三　化学平衡状态的判断
7．一定温度下，在恒容密闭容器中充入CO和H2，发生反应：2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)　ΔH<0。下列图像符合实际且t0时达到平衡状态的是(　　)
解析：D　该反应中气体总质量、容器容积为定值，则密度始终不变，题图A不符合实际，错误；初始CH3OH的体积分数应该为0，题图B与实际不符，错误；2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)为反应前后有气体体积差的反应，混合气体总质量为定值，反应过程中混合气体的物质的量逐渐减小，则混合气体的平均摩尔质量逐渐增大，题图C与实际不符，错误；2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)为反应前后有气体体积差的反应，反应过程中压强逐渐减小，当压强不再变化时，如t0时，表明反应达到平衡状态，D正确。
8．(2022·江苏南京高二月考)一定条件下，反应2A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(g)在容积不变的密闭容器中进行，达到化学平衡状态的标志是(　　)
A．单位时间内生成2n mol B，同时消耗3n mol C
B．容器内压强不随时间变化
C．混合气体的密度不随时间变化
D．单位时间内生成2n mol A，同时生成n mol D
解析：D　此反应是反应前后气体的体积和总质量不变的反应，只要反应一开始，其气体的总压强、总物质的量、密度均不随时间变化，故气体的总压强、气体的密度不变，不能说明达到平衡状态。A项中均表示逆反应速率，不能说明达到平衡状态；D项中单位时间内生成2n mol A，即消耗n mol D，同时生成n mol D，则正、逆反应速率相等，说明反应已达到平衡状态。
9．(2021·黑龙江哈尔滨高二期末)在绝热的固定容积密闭容器中，发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)。下列选项中说明反应已经达到平衡状态的个数为(　　)
①体系温度不再改变；
②体系压强不再改变；
③混合气体密度不再改变；
④混合气体的平均摩尔质量不再改变；
⑤体系内气体颜色不再变化；
⑥v(I2)∶v(H2)＝1∶1；
⑦HI(g)的体积分数不再发生变化。
A．3 B．4
C．5 D．6
解析：B　①在绝热的固定容积密闭容器中，该反应存在热效应，体系温度随反应而改变，则体系温度不再改变，说明反应已经达到平衡状态；②在绝热的固定容积密闭容器中，体系温度随反应而改变，反应前后气体分子数不变，体系压强随温度改变而改变，则体系压强不再改变，说明反应已经达到平衡状态；③该反应在绝热的固定容积密闭容器中进行，反应物和生成物均是气体，气体总质量不变，混合气体密度始终不变，则混合气体密度不再改变，不能说明反应已经达到平衡状态；④该反应前后气体分子数不变，气体总质量不变，混合气体的平均摩尔质量始终不变，则混合气体的平均摩尔质量不再改变，不能说明反应已经达到平衡状态；⑤该反应体系内只有I2(g)是紫色，它的浓度改变则体系颜色改变，体系内气体颜色不再变化，则说明I2的浓度不再改变，说明反应已经达到平衡状态；⑥v(I2)∶v(H2)＝1∶1，没说明速率的方向，不能用以判断反应是否达到平衡状态；⑦该反应正向进行时HI(g)的体积分数增大，逆向进行时HI(g)的体积分数减小，则HI(g)的体积分数不再发生变化，说明反应已经达到平衡状态；故能用以说明该反应已经达到平衡状态的有①、②、⑤、⑦，共4个。
[素养提升练]
10．在一定温度下，容器内某一反应中两种气态物质M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图，下列表述中正确的是(　　)
A．反应的化学方程式为2MN
B．t2时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态
C．t3时，M上a点正反应速率等于N上b点的逆反应速率
D．t3后的单位时间段内，无论是用M表示还是用N表示，反应速率均为0
解析：D　由图可知，M为生成物，N为反应物。在0～t2时间内N和M的物质的量的变化量之比为2∶1，反应最后M、N的物质的量均不为0，说明该反应为可逆反应，故得反应的化学方程式应为2NM，A错误；t2时，N的物质的量仍在减小，M的物质的量仍在增加，说明v(正)>v(逆)，没有达到平衡状态，B错误；2N????M，t3时达到平衡状态，v正(M)∶v逆(N)＝1∶2，C错误；达到平衡后，各物质的浓度不再发生变化，因此t3后的单位时间段内，各物质的浓度变化量为0，无论是用M表示还是用N表示，反应速率均为0，D正确。
11．(2021·福建厦门高二月考)一定条件下，将NO2与SO2以体积比为1∶2置于密闭容器中，发生反应：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ·mol－1，下列能说明反应达到平衡状态的是(　　)
A．体系压强保持不变
B．混合气体颜色保持不变
C．SO3和NO的体积比保持不变
D．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
解析：B　由于该反应为反应前后气体体积相等的反应，若在恒温恒容条件下，体系的压强始终保持不变，故不能以压强不变作为判断反应达到平衡状态的标志，A错误；SO3和NO的体积比始终保持1∶1不变，C错误；消耗SO3和生成NO2为同一方向的反应，D错误。
12．一定温度下，在10 L密闭容器中加入5 mol SO2和 3 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，10 min 时，反应达到平衡状态，此时有3 mol SO2发生了反应。
(1)反应生成了________mol SO3，v(SO2)＝____________________________。
(2)平衡时SO3的浓度是________________________，SO2的转化率是________。
(3)平衡时容器内气体的总物质的量为________mol。
(4)物质的浓度不再改变标志着该反应已达平衡，下列还可以说明该反应已达平衡的是________(填序号)。
①体系内压强不再改变
②容器内气体的密度不再改变
③混合气体的平均相对分子质量不再改变
④v正(SO3)＝2v逆(O2)
⑤n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)＝2∶1∶2
解析：2SO2　＋　O2　　2SO3
开始 5 mol 3 mol 0
变化 3 mol 1.5 mol 3 mol
平衡 2 mol 1.5 mol 3 mol
则平衡时SO3的浓度为＝0.3 mol·L－1，v(SO2)＝＝＝0.03 mol·L－1·min－1，SO2的转化率为×100%＝60%，平衡时混合气体的总物质的量为2 mol＋1.5 mol＋3 mol＝6.5 mol。
(4)根据反应的化学方程式知：①中体系压强不变，说明反应已达平衡状态；②中容器的体积不变，混合气体的质量不变，则反应过程中密度始终不变，密度不变不能说明反应已达平衡状态；③中混合气体的总质量不变，但反应过程中混合气体的总物质的量改变，若平均相对分子质量不变，说明反应已达平衡状态；④表示v正＝v逆，说明反应已达平衡状态；⑤中三者的物质的量之比等于化学计量数之比，不能说明反应已达平衡状态。
答案：(1)3　0.03 mol·L－1·min－1　
(2)0.3 mol·L－1　60%
(3)6.5　(4)①③④

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