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高中化学人教版选修4:第2章第三节第1课时知能优化训练


1.下列反应中可判断为可逆反应的是( ) A.氢气和氯气受热生成氯化氢,氯化氢受热分解为氢气和氯气 B.氮气和氢气在高温、高压、催化剂条件下可以生成氨气,同时氨气又分解为氮气和 氢气 C.单质溴可以置换出碘,氯气又可以置换出溴 D.氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸光照条件下可分解为盐酸和氧气 解析:选 B。A 项中两个“受热”的温度不同,不属于同一条件下;C、D 中都不是同 一个反应,谈不上可逆的问题。 2.在 2 L 密闭容器内,800 ℃时反应 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)体系中,能说明该反 应已达到平衡状态的是(双选)( ) A.v(NO2)=2v(O2) B.v 逆(NO)=2v 正(O2) C.容器内压强不变 D.容器内密度不变 解析:选 BC。v(正)与 v(逆)之比等于化学计量数之比,可判断该反应达到平衡状态,A 错误、B 正确;该反应为反应前后体积变化的反应,压强保持不变,达到平衡,C 正确;根 m?混合气体? 据 ρ= ,该体系密度始终保持恒定,不能判断是否达到平衡,D 错误。 V 3. (2011 年湖南岳阳高二检测)在一定条件下, 2 L 密闭容器中充入 3 mol X 气体和 1 向 mol Y 气体,发生下列反应:2X(g)+Y(g) 3Z(g)+2W(g),在某一时刻达到化学平衡时, 测出的下列各生成物浓度的数据肯定错误的是( ) A.c(Z)=0.75 mol/L B.c(Z)=1.2 mol/L C.c(W)=0.80 mol/L D.c(W)=1.00 mol/L 解析: D。 1 mol Y 气体完全参与反应时, 选 当 生成 Z 气体和 W 气体的浓度分别为 1.50 mol/L、1.00 mol/L,因该反应为可逆反应、反应物不可能完全转化为生成物,故平衡时: 0<c(Z)<1.50 mol/L,0<c(W)<1.00 mol/L。 4.(2011 年江苏盐城高二月考)在一定条件下,可逆反应 2A B+3C 在下列 4 种状态 中,处于平衡状态的是( ) A.正反应速率 vA=2 mol/(L· min)逆反应速率 vB=2 mol/(L· min) B.正反应速率 vA=2 mol/(L· min)逆反应速率 vC=2 mol/(L· min) C.正反应速率 vA=1 mol/(L· min)逆反应速率 vB=1.5 mol/(L· min) D.正反应速率 vA=1 mol/(L· min)逆反应速率 vC=1.5 mol/(L· min) 解析:选 D。化学平衡状态的重要标志是正、逆反应速率相等,判断正、逆反应速率是 否相等时,需根据化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比进行换算。 5.将一定量的 SO2 和含 0.7 mol 氧气的空气(忽略 CO2)放入一定容积的密闭容器中, 550 ℃时,在催化剂作用下发生反应:2SO2+O2
催化剂 △

2SO3(正反应放热)。反应达到平衡后,

将容器中的混合气体通入过量 NaOH 溶液中,气体体积减少了 21.28 L;再将剩余气体通过 焦性没食子酸的碱性溶液吸收 O2, 气体的体积又减少了 5.6 L(以上气体体积均为标准状况下 的体积)。(计算结果保留一位小数) 请回答下列问题: (1)判断该反应达到平衡状态的标志是________。 A.SO2 和 SO3 的浓度相等 B.SO2 的百分含量保持不变 C.容器中气体的压强不变 D.SO3 的生成速率与 SO2 的消耗速率相等

E.容器中混合气体的密度保持不变 (2)该反应达到平衡时 SO2 的转化率为(用百分数表示)________。 解析:(1)平衡标志的判断一是正逆反应速率相等,二是各成分含量保持不变。浓度相 等不能作为平衡标志的判断,A 不正确;由于是气体体积不相等的反应,压强不变可以作为 平衡标志判断;D 项中均表示正反应速率,不正确。由于均为气体反应,气体的质量守恒, 容器的容积不变,密度不变,不能作为平衡的标志。 (2)消耗 O2 的物质的量: 5.6 L 0.7 mol- - =0.45 mol 22.4 L· mol 1 生成 SO3 的物质的量:0.45 mol×2=0.9 mol SO2 和 SO3 的物质的量之和: 21.28 L - =0.95 mol 22.4 L· mol 1 反应前 SO2 的物质的量:0.95 mol 0.9 mol SO2 的转化率: ×100%=94.7%。 0.95 mol 答案:(1)BC (2)94.7% 1.某体积可变的密闭容器,盛有适量的 A 和 B 的混合气体,在一定条件下发生反应: A+3B 2C。若维持温度和压强不变,当达到平衡时容器的体积为 V L,其中 C 气体的体 积占 10%。下列推断正确的是( ) ①原混合气体的体积为 1.2V L ②原混合气体的体积为 1.1V L ③反应达平衡时气体 A 消耗掉 0.05V L ④反应达到平衡时气体 B 消耗掉 0.05V L A.②③ B.②④ C.①③ D.①④ 解析:选 A。设起始 A 和 B 的体积分别为 a、b。 A + 3B 2C 起始的体积/L: a b 0 转化的体积/L: 0.05V 0.15V 10%V 平衡时体积/L: a-0.05V b-0.15V 10%V a-0.05V+b-0.15V+10%V=V a+b=1.1V。 2.在一定条件下,某容器中充入 N2 和 H2 合成 NH3,以下叙述错误的是( ) A.开始反应时,正反应速率最大,逆反应速率为零 B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后减小为零 C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后保持恒定 D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后与逆反应速率相等且都保持恒定 解析:选 B。随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,后保持恒定,但最后不可能减小 为零。 3.

(2011 年安徽合肥高二检测)对于反应 N2O4(g) 2NO2(g)在温度一定时,平衡体系中 NO2 的体积分数 φ(NO2)随压强的变化情况如图所示(实线上的任何一点为对应压强下的平衡

点),下列说法正确的是( ) A.A、C 两点的正反应速率的关系为 v(A)>v(C) B.A、B、C、D、E 各状态中,v(正)<v(逆)的是状态 E C.维持 p1 不变,E→A 所需时间为 x;维持 p2 不变,D→C 所需时间为 y,则 x<y D.使 E 状态从水平方向到达 C 状态后,再沿平衡曲线到达 A 状态,从理论上来讲, 可选用的条件是从 p1 突然加压至 p2,再由 p2 无限缓慢降压至 p1 解析:选 D。在有气体参加的反应体系中,增大压强,反应速率增大,A 点的压强小于 C 点,故反应速率 v(A)<v(C),A 项错误;由图象可知,A、B、C 表示达到平衡状态,故 v(正) =v(逆),E 点表示向正向进行,v(正)>v(逆),D 点表示向逆向进行,v(正)<v(逆),B 项错误; 由于 p2>p1,故在 p2 时反应速率大于 p1 时,因此,达到平衡的时间比 p1 要短,y<x,C 项错 误。 4.在一定温度下,A2(g)+B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是( ) A.单位时间内减少 x mol A2,同时生成 2x mol AB B.单位时间内生成 2x mol AB,同时生成 x mol A2 C.单位时间内减少 x mol B2,同时生成 2x mol AB D.单位时间内 1 mol A—A 键断裂,同时生成 2 mol A—B 键 解析: B。 C、 项中只提到了一种速率, 选 A、 D 故不正确; 项中, B 由“生成 2x mol AB” 与“生成 x mol A2”可知 A2 的消耗速率与 A2 的生成速率相等,故正确;解题的关键点是能 找到“同一物质的生成速率与消耗速率相等”的各种表达形式。 5.(2011 年江苏盐城高二检测)可逆反应:2NO2 2NO+O2 在恒容密闭容器中进行, 达到平衡状态的标志是( ) ①单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2 ②单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO ③用 NO2、NO、O2 的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为 2∶2∶1 的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A.①④⑥ B.②③⑤ C.①③④ D.①②③④⑤⑥ 解析:选 A。判断可逆反应达到化学平衡状态的标志是 v(正)=v(逆)和各成分的百分含 量保持不变。 ①生成 n mol O2 为 v(正),生成 2n mol NO2 为 v(逆)且 v(正)=v(逆)。 ②生成 n mol O2,同时生成 2n mol NO 都是指 v(正)。 ③在任何条件下反应速率之比等于化学计量数之比。 ④在 2NO2 2NO+O2 中 NO2 为红棕色气体,NO、O2 为无色气体,故颜色不变时, 即达平衡状态。 ⑤气体总质量不变,容器容积不变,故 ρ 始终不变。 m ⑥随反应进行,气体总质量不变,但物质的量增大,根据 Mr = 知, Mr 减小,当 Mr n 不变时,物质的量不变,即达平衡状态。故①④⑥正确,选 A。 6. (2011 年湖北黄石二中高二月考)把 HI 气体充入密闭容器中, 在一定条件下发生反应: 2HI(g) H2(g)+I2(g),在反应趋向平衡状态的过程中,下列说法正确的是( ) A.HI 的生成速率等于其分解速率 B.HI 的生成速率小于其分解速率 C.HI 的生成速率大于其分解速率 D.无法判断 HI 的生成速率和分解速率的相对大小 解析:选 B。化学平衡从 HI 分解开始建立,在趋向于平衡状态的过程中应是 HI 的分解 速率大于 HI 的生成速率。 7.下列各关系式中能说明反应 N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是( )

A.3v 正(N2)=v 正(H2) B.v 正(N2)=v 逆(NH3) C.2v 正(H2)=3v 逆(NH3) D.v 正(N2)=3v 逆(H2) 解析:选 C。可逆反应化学平衡状态的主要特征之一是 v 正=v 逆,A 只表示同一方向的 反应速率,无法证明正、逆反应速率相等,故 A 不正确。利用速率之比等于反应方程式中 化学计量数之比,即 v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2,判断 B、C、D,可知 C 正确。 8.(2011 年江西高安中学高二月考)在一定温度下,容器内某一反应中 M、N 的物质的 量随反应时间变化的曲线如图所示,下列叙述中正确的是( )

A.反应的化学方程式为 2M N B.t2 时,正逆反应速率相等,达到平衡 C.t3 时,正反应速率大于逆反应速率 D.t1 时,N 的浓度是 M 浓度的 2 倍 解析:选 D。达到平衡时,M、N 的物质的量的变化分别为 3 mol、6 mol,所以反应的 化学方程式为 2N M。 2NO2(g) ΔH<0,不能说 .

9.在恒温下的密闭容器中,有可逆反应 2NO(g)+O2(g)

明反应已达到平衡状态的是( ) A.正反应生成 NO2 的速率和逆反应生成 O2 的速率相等 B.反应器中压强不随时间变化而变化 C.混合气体颜色深浅保持不变 D.混合气体平均相对分子质量保持不变 解析:选 A。A 中正反应生成 NO2 的速率和逆反应生成 O2 的速率相等时,不符合化学 式前的化学计量数之比,所以 A 不能说明已达到平衡状态。 10.下列说法中可以证明反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)已达到平衡状态的是(双 ) A.1 个 N≡N 键断裂的同时,有 3 个 H—H 键形成 B.1 个 N≡N 键断裂的同时,有 3 个 H—H 键断裂 C.1 个 N≡N 键断裂的同时,有 6 个 N—H 键断裂 D.1 个 N≡N 键断裂的同时,有 6 个 N—H 键形成 解析:选 AC。N≡N 键断裂、N—H 键形成都代表正反应,不能用于判断反应是否达到 平衡。A、C 两项中 H—H 键形成、N—H 键断裂代表逆反应,而且正、逆反应速率符合化 学计量数之比,可以用于证明该反应已达到平衡状态。 选)( 11.425 ℃时,在 1 L 密闭容器中进行的反应:H2+I2 2HI 达到平衡,分别说明下列 各图所表示的涵义。由图中的事实可以说明化学平衡具有哪些特征。

解析:图Ⅰ:反应物为 H2 和 I2,生成物为 HI,开始时 H2、I2 浓度最大,随着反应的进 行,浓度逐渐减小,最后达到平衡时浓度不受时间变化的影响;开始时 HI 浓度为 0,随着 反应的进行,浓度越来越大,达到平衡时浓度不受时间变化的影响;

图Ⅱ:反应物为 HI,生成物为 I2 和 H2,开始时 HI 浓度最大,随着反应的进行,HI 浓 度逐渐减小;开始时 I2 浓度为 0,H2 浓度为 0,随着反应的进行,I2 浓度增加,H2 浓度增加, 最后不变。 综合Ⅰ、Ⅱ得出化学平衡的特征:(1)动:平衡时反应物、产物浓度不为 0,且保持不变, 说明 v 正=v 逆≠0; (2)定:达平衡后各物质的浓度不再改变; (3)同:其他条件相同时,Ⅰ、Ⅱ建立的平衡相同。 答案:见解析 12. 200 ℃,将 a mol H2(g)和 b mol I2(g)充入到体积为 V L 的密闭容器中, 在 发生反应: I2(g)+H2(g) 2HI(g)。 (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)________; (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,反应混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的 转化率和生成物的产率及体系的总压强(或各组分的分压)都将________。 a b 解析:由题意可知,反应刚开始时,c(H2)和 c(I2)最大,分别为 mol/L、 mol/L,而 V V c(HI)为 0,故 v(正)最大,v(逆)=0;随着反应的进行,H2 和 I2 不断消耗,其浓度逐渐减小, 故 v(正)减小,而 HI 的浓度逐渐增大,v(逆) 增大,当 v(正)=v(逆)时即达平衡状态,外界 条件不变,则平衡不移动,题中各种量都将保持不变。 a b 答案:(1) mol/L mol/L 0 v(正) v(逆) V V (2)减小 减小 增大 减小 增大 (3)相等 保持不变 13.(2009 年高考大纲全国卷Ⅱ改编题)某温度时,在 2 L 密闭容器中气态物质 X 和 Y 反应生成气态物质 Z,它们的物质的量随时间的变化如下表所示。 t/min X/mol Y/mol Z/mol 0 1.00 1.00 0.00 1 0.90 0.80 0.20 3 0.75 0.50 0.50 5 0.65 0.30 0.70 9 0.55 0.10 0.90 10 0.55 0.10 0.90 14 0.55 0.10 0.90 (1)根据表中数据,在下图中画出 X、Y、Z 的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线:

(2) 体 系 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 是 ________________________________________________________________________; (3) 列 式 计 算 该 反 应 在 0 min ~ 3 min 时 间 内 产 物 Z 的 平 均 反 应 速 率 : ________________________________________________________________________。

解析:(2)由表中数据可知 X、Y、Z 是以 1∶2∶2 的比例进行反应的,且 9 min 以后各 物质的物质的量不发生变化也均不为零,则该反应是可逆反应,反应方程式为: X(g)+2Y(g) (3)v(Z)= 2Z(g)。

Δc 0.50 mol/2 L = Δt 3 min - - =0.083 mol· 1· L min 1。 答案:(1)

(2)X(g)+2Y(g)

2Z(g) 0.50 mol - - (3) =0.083 mol· 1· L min 1 2 L×3 min


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