2020高中化学 化学平衡状态（提高）巩固练习 新人教版选修4

2020高中化学 化学平衡状态（提高）巩固练习 新人教版选修4

化学平衡状态 ‎【巩固练习】‎ 一、选择题 ‎1．可逆反应N2+3H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物和生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是（ ）。‎ ‎ 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)‎ ‎2．关于化学平衡常数的叙述中，正确的是（ ）。‎ ‎ A．只与化学方程式本身和温度有关 ‎ B．只与反应的温度有关 ‎ C．与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响 ‎ D．只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数 ‎3．X、Y、Z三种气体，取X和Y按1∶1的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X+2Y2Z，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2，则Y的转化率最接近于（ ）。‎ ‎ A．33％ B．40％ C．50％ D．65％‎ ‎4．一定温度下，对于可逆反应N2 (g)+3H2 (g)2NH3 (g)（正反应放热）的下列叙述，不能说明反应已达化学平衡状态的是（ ）。‎ A．恒容容器内混合气体的密度不再变化 B．NH3的生成速率与H2的生成速率之比为2∶3‎ ‎ C．恒压容器内混合气体的总物质的量不再变化 D．单位时间内断裂a mol N≡N键，同时断裂‎6a mol N—H键 ‎5．在一定条件下，测得反应2CO2==2CO+O2，达到平衡时体系的平均式量为M，则在相同条件下，可以表示CO2分解率的计算式为（ ）。‎ ‎ A． B． C． D．‎ ‎6．已知下列反应的平衡常数：①H2 (g)+S (s)H2S (g) K1；②S (s)+O2 (g)SO2 (g) K2，则反应③H2 (g)+SO2 (g)O2 (g)+H2S (g)的平衡常数是（ ）。‎ A．K1+K2 B．K1－K‎2 ‎‎ C．K1×K2 D．‎ ‎7．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，下列表述正确的是（ ）。‎ 7‎ ‎ A．反应的化学方程式为：‎2MN ‎ 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的浓度的2倍 ‎8．将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH4I (s)NH3 (g)+HI (g)；②2HI (g)H2 (g)+I2 (g)达到平衡时，c (H2)=0.5 mol·L－1，c (HI)=4 mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为（ ）。‎ ‎ A．9 mol2·L－2 B．16 mol2·L－‎2 C．20 mol2·L－2 D．25 mol2·L－2‎ ‎9．298 K时，各反应的平衡常数如下：‎ ‎①N2 (g)+O2 (g)2NO (g) K=1×10－30；‎ ‎②2H2 (g)+O2 (g)2H2O (g) K=2×1081 (mol·L－1)－1；‎ ‎③2CO2 (g)2CO (g)+O2 (g) K=4×10－92 mol·L－1。‎ 则常温下，NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向最大的是（ ）。‎ A．① B．② C．③ D．无法判断 ‎10．在‎5 ‎L的密闭容器中充入2 mol A气体和1 mol B气体，存一定条件下发生反应：‎2A (g)+B (g)‎2C (g)达平衡时，在相同条件下测得容器内混合气体的压强是反应前的，则A的转化率为（ ）。‎ A．67％ B．50％ C．25% D．5％‎ ‎11．下列方法中可以说明2 HI (g)H2 (g)+I2 (g)已达到平衡的是（ ）。‎ ‎ ①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI ②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂 ③百分组成w (HI)=w (I2) ④反应速率v (H2)=v (I2)=0.5v (HI)时 ⑤c (HI)∶c (H2)∶c (I2)=2∶1∶1时 ⑥温度和体积一定时，容器内压强不再变化 ⑦温度和体积一定时，某一生成物的浓度不再变化 ⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化 ⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化 ⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化 ‎ A．②③⑤ B．①④⑦ C．②⑦⑨ D．⑧⑨⑩‎ 二、填空题 ‎1．在一个容积为500 mL的密闭容器中，充入5 mol H2和2 mol CO，在一定温度、压强下发生如下反应：2H2 (g)+CO (g)CH3OH (g)，经5 s后达到平衡状态。若此时测得CH3OH蒸气的浓度为2 mol/L。试求：‎ ‎ （1）以H2的浓度变化表示的该反应的速率。‎ ‎ （2）达到平衡时CO的转化率。‎ ‎ （3）该温度下的平衡常数K。‎ 7‎ ‎2．在密闭容器中，将0.020 mol·L－1 CO和0.020 mol·L－1 H2O (g)混合加热到773 K时，达到下列平衡CO (g)+H2O (g)CO2 (g)+H2 (g)，K=9，求CO的转化率。‎ ‎3．铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。‎ ‎ （1）在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：‎ ‎ Fe2O3 (s)+3CO (g)2Fe (s)+3CO2 (g)‎ ‎ ①该反应的平衡常数表达式为K=________。‎ ‎ ②该温度下，在‎2 ‎L盛有Fe2O3粉末的密闭容器中通入CO气体，10 min后，生成了单质铁‎11.2 ‎g。则10 min内CO的平均反应速率为________。‎ ‎ （2）请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态：‎ ‎ ①________________，②________________。‎ ‎（3）某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应。下列反应速率（v）和温度（T）的关系示意图中与铝热反应最接近的是________。‎ ‎4．在‎100℃‎时，将0.10 mol的四氧化二氮气体充入‎1 ‎L抽空的密闭容器中，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下表格，试填空：‎ 时间／s ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎100‎ c (N2O4) / mol·L－1‎ ‎0.10‎ c1‎ ‎0.05‎ c3‎ a b c (NO2) / mol·L－1‎ ‎0.00‎ ‎0.06‎ c2‎ ‎0.12‎ ‎0.12‎ ‎0.12‎ ‎ （1）该反应的化学方程式为________________，达到平衡时四氧化二氮的转化率为________；表中c2________c3________a________b（填“＞”“＜”或“＝”）。‎ ‎ （2）20 s时四氧化二氮的浓度c1=________mol/L，在0～20 s内四氧化二氮的平均反应速率为________mol／（L·s）。‎ ‎ （3）若在相同情况下，最初向该容器充入的是二氧化氮气体，要达到上述同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是________mol/L。‎ ‎5．合成氨反应N2 (g)+3H2 (g)2NH3 (g)在某温度下达平衡时，各物质的浓度是c (N2)=3 mol·L－1，c (H2)=9 mol·L－1，c (NH3)=4 mol·L－1，求该温度时的平衡常数和N2、H2的起始浓度。‎ ‎6．将一定量的SO2和含0.7 mol氧气的空气（忽略CO2）放入一定体积的密闭容器中，‎550℃‎时，在催化剂作用下发生反应：2SO2+O22SO3（正反应放热）。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，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________。（填字母序号）‎ a．SO2和SO3浓度相等 b．SO2百分含量保持不变 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 7‎ ‎ （2）求该反应达到平衡时SO2的转化率（用百分数表示）。‎ ‎ （3）若将平衡混合气体的5％通入过量的BaCl2溶液生成沉淀多少克？‎ ‎【参考答案】‎ 一、选择题 ‎1．C ‎ ‎【解析】反应进行时，用不同的物质表示速率，数值不同，可它们的比值是固定的。如用N2、H2、NH3分别表示同一正反应速率时，应有如下关系，v正(N2)∶v正(H2)∶v正(NH3)=1∶3∶2。如果化学反应达到平衡时，则v (正)=v (逆)。若用具体物质表示，则速率值应与计量数成比例，且必须指明的是正、逆两个方向。即v正(H2)∶v逆(NH3)=3∶2，v正(N2)∶v逆(NH3)=1∶2，v正(N2)∶v逆(H2)=1∶3。选项A只表示一个方向，选项B、D不符合计量数关系。选项C符合要求。‎ ‎2．A ‎ ‎【解析】大量实验证明，化学平衡常数决定于两个方面的因素：化学反应的本身和反应体系的温度，与起始浓度等其他外界条件没有任何关系。‎ ‎3．D ‎ ‎【解析】由已知：X + 2Y2Z ‎ 起始： 1 1 0‎ ‎ 转化： a ‎2a ‎‎2a ‎ 平衡： 1－a 1－‎2a ‎‎2a 根据题意有：，，Y的转化率最接近65%。‎ ‎4．A ‎ ‎【解析】反应物、生成物均为气体，在恒容容器中质量不变，体积不变，密度恒不变。‎ ‎5．D ‎ ‎【解析】设起始投入CO2为1 mol，CO2转化率为x，则计算式为：‎ ‎ 2CO2 2CO + O2‎ 起始量 1 0 0‎ 变化量 x x ‎ 平衡量 1―x x ‎ ‎，则。‎ ‎6．D ‎ ‎【解析】反应①的平衡常数，反应②的平衡常数，反应③的平衡常数。‎ 7‎ ‎7．D ‎ ‎【解析】分析本题图像可知，反应开始到时间t3时建立化学平衡。N的变化为8 mol―2 mol=6 mol；M的变化为：5 mol―2 mol=3 mol。因此反应方程式应为2NM或M2N。t2时，M和N的物质的量相等（反应在同一容器中进行，也可理解为浓度相等），但正、逆反应速率并不相等，因为从图中可以看出，反应并未达到平衡。t3时，已达到平衡，此时的正、逆反应速率相等。t1时，N和M的物质的量分别为6 mol和3 mol，故N的浓度是M的2倍。‎ ‎8．C ‎ ‎【解析】根据反应②：2HI (g)H2 (g)+I2 (g)消耗的c (HI)=‎2c (H2)=1 mol·L―1，再结合反应①：NH4I (s)NH3 (g)+HI (g)知：c (NH3)=c (HI)=1 mol·L―1+4 mol·L―1=5 mol·L―1。因此该温度下，反应①的平衡常数：K=c (NH3)·c (HI)=5 mol·L―1×4 mol·L―1=20 mol2·L―2。‎ ‎9．A ‎ ‎【解析】要判断NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向，则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数，然后比较大小即可。由计算可知：‎ ‎①2NO (g)N2 (g)+O2 (g) K=1×1030；‎ ‎②2H2O (g)2H2 (g)+O2 (g) K=5×10―82 mol·L―1；‎ ‎③2CO2 (g)2CO (g)+O2 (g) K=4×10―92 mol·L―1；‎ 平衡常数越大，表示反应进行得越彻底，因此反应①即NO分解放氧的倾向最大。‎ ‎10．B ‎ ‎【解析】根据阿伏加德罗定律的推论，同温同体积时，气体压强之比等于物质的量之比，平衡时气体的物质的量为。‎ 解法一：设达到平衡时，B反应了x mol，根据 ‎ ‎2A (g) + B (g) ‎2C (g)‎ 反应前 2 1 0‎ 变化量 2x x 2x 平衡时 2―2x 1―x 2x 则(2―2x)+(1―x)+2x=2.5，x=0.5，‎ ‎。‎ 解法二：根据反应的差量关系计算。‎ 由：‎2A (g) + B (g) ‎2C (g) Δn ‎ 2 mol 1 mol 2 mol 1 mol 分析可知，反应前后气体物质的量的差量等于反应掉的B的物质的量。‎ n (B)=Δn=(2+1) mol－2.5 mol=0.5 mol，‎ n (A)=2n (B)=1 mol，求得(A)=50%。‎ ‎11．C ‎ ‎【解析】可逆反应是否达到平衡状态主要考虑以下几个方面：‎ ‎（1）微观标志：v (正)=v (逆)≠0。具体表现在：‎ ‎①同一种物质的生成速率等于消耗速率。‎ ‎②在化学方程式同一边的不同物质生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比。‎ ‎③化学方程式两边的不同物质生成速率或消耗速率之比等于化学计量数之比。‎ 7‎ ‎（2）宏观标志：各组分的浓度保持一定。具体表现在：‎ ‎①各组分的物质的量浓度不随时间的改变而改变。‎ ‎②各气体组成的体积分数不随时间的改变而改变。‎ ‎③各组分的物质的量之比、分子个数之比保持不变。‎ 二、填空题 ‎1．（1）0.8 mol·L―1·s―1 （2）50% （3）0.028 mol―2·L―2‎ ‎【解析】开始时，‎ ‎ 2H2 (g) + CO (g) CH3OH (g)‎ 开始浓度 10 mol·L―1 4 mol·L―1 0‎ 变化浓度 4 mol·L―1 2 mol·L―1 2 mol·L―1‎ 平衡浓度 6 mol·L―1 2 mol·L―1 2 mol·L―1‎ ‎（1）；‎ ‎（2）CO的转化率为；‎ ‎（3）。‎ ‎2．75% ‎ ‎【解析】设转化的CO的浓度为x mol·L―1，由题意知 CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)‎ 起始浓度／(mol·L―1) 0.020 0.020 0 0‎ 转化浓度／(mol·L―1) x x x x 平衡浓度／(mol·L―1) 0.020―x 0.020―x x x 则，解得x=0.015，‎ 故转化率。‎ ‎3．（1）① ②0.015 mol / (L·min)‎ ‎（2）①CO（或CO2）的生成速率与消耗速率相等 ②CO（或CO2）的质量不再改变 ‎（3）b ‎【解析】由于固态物质的浓度恒定，故该反应的平衡常数K=c3 (CO2) / c3 (CO)，结合题中反应及生成‎11.2 g Fe，可以算出参与反应的CO为0.3 mol，故v (CO)=0.3 mol / (‎2L·10 min)=0.015 mol / (L·min)。反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，且混合物中各组分浓度、质量等均恒定。由于铝热反应可以放出大量的热，短时间内可以加快化学反应速率，故图像b比较接近。‎ 7‎ ‎4．（1）N2O42NO2 60% ＞ ＝ ＝ （2）0.07 0.0015 （3）0.20‎ ‎【解析】（1）根据方程式：N2O42NO2，则1 mol N2O4分解，产生2 mol NO2；平衡时，c (NO2)为0.12 mol / L，则发生分解的N2O4为0.06 mol，其转化率为60%。由表中数据可知，c2=0.10 mol·L―1，c3、a、b为平衡时的量，浓度保持不变。‎ ‎（2）20 s时产生0.06 mol / L NO2时，分解的N2O4为0.03 mol / L，故20 s时，c1=0.1 mol / L―0.03 mol / L=0.07 mol / L，。‎ ‎（3）若从NO2开始，即相当于从逆方向开始，0.1 mol的N2O4即相当于0.2 mol的NO2。‎ ‎5．该温度下K=7.32×10―3，起始时c (N2)=5 mol·L―1，c (H2)=15 mol·L―1。‎ ‎【解析】由题意知：由平衡时各物质的浓度可求出该温度时的平衡常数，再根据合成氨反应方程式和反应起始浓度可求出N2、H2的起始浓度。‎ ‎ N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)‎ c起始／(mol·L―1) x y 0‎ c转化／(mol·L―1) a ‎3a ‎‎2a c平衡／(mol·L―1) 3 9 4‎ 即，‎ 由题意得，解得a=2，x=5，y=15。‎ ‎6．（1）b、c ‎（2）消耗O2的物质的量：，‎ 生成SO3的物质的量：0.45 mol×2=0.9 mol，‎ SO2和SO3的物质的量：0.95 mol。‎ SO2的转化率：。‎ ‎（3）在给定的条件下，溶液呈强酸性，BaSO3不会存在。因此BaSO4的质量为0.9 mol×0.05 mol×‎233 g·mol―1=‎10.5 g。‎ 7‎