高中化学第六章化学反应与能量第二节第3课时化学反应的限度化学反应条件的控制课后练习含解析新人教版必修第二册

高中化学第六章化学反应与能量第二节第3课时化学反应的限度化学反应条件的控制课后练习含解析新人教版必修第二册

第3课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制 ‎1.下列反应中可判断为可逆反应的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.氢气在氯气中燃烧生成氯化氢,氯化氢受热分解生成氢气和氯气 B.氮气与氢气在高温、高压、催化剂作用下可以生成氨气,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,次氯酸在光照条件下可分解为盐酸和氧气 答案B ‎2.可逆反应M+NQ达到平衡时,下列说法中正确的是(　　)‎ A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等 B.M、N全部变成了Q C.反应混合物中各成分的百分组成不再变化 D.反应已经停止 答案C 解析可逆反应达到平衡时,v(正)=v(逆)>0,反应仍在进行,M、N、Q的浓度不再发生变化,但它们不一定相等。‎ ‎3.在合成氨反应中,下列说法可以确定反应达到化学平衡状态的是(　　)‎ A.当有1 mol 键断裂的同时,有3 mol H—H键断裂 B.当有1 mol 键断裂的同时,有6 mol N—H键形成 C.当有1 mol 键断裂的同时,有6 mol H—H键形成 D.当有1 mol 键断裂的同时,有6 mol N—H键断裂 答案D 解析化学反应可看作反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成的过程。N2+3H22NH3,当反应达到平衡时,有v(正)=v(逆),也就是当有1 mol N2参加反应的同时有2 mol NH3发生分解,即1 mol 键断裂的同时,有6 mol N—H键断裂,D项正确。‎ ‎4.一定温度下,在某恒容的密闭容器中,建立化学平衡:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是(　　)‎ A.体系的压强不再发生变化 B.v正(CO)=v逆(H2O)‎ C.生成n mol CO的同时生成n mol H2‎ D.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键 答案C 解析A项,由于该反应是一个反应前后气体分子总数不相等的反应,当体系的压强不再发生变化时,说明反应已达到化学平衡状态;B项,根据v正(CO)=v逆(H2O)=v逆(CO),可知CO的正反应速率等于其逆反应速率,说明反应已达到化学平衡状态;C项,生成CO、H2均表示反应向正反应方向进行,没有表示出正、逆反应速率的关系,不能说明反应已达到化学平衡状态;D项,H—H键断裂和H—O键断裂是两个相反的反应方向,1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键,即消耗1 mol H2的同时消耗了1 mol H2O,可知H2的消耗量等于其生成量,说明反应已达到化学平衡状态。‎ ‎5.在一定温度下,向密闭容器中充入一定量的NO2和SO2,发生反应:NO2+SO2NO+SO3,当化学反应达到平衡时,下列叙述正确的是(　　)‎ A.SO2和SO3的物质的量一定相等 B.NO2和SO3的物质的量一定相等 - 7 -‎ C.反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量 D.SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等 答案C 解析题中没有给出各物质的投料情况,NO2、SO2和SO3的物质的量之间没有必然的关系,可能相等,也可能不等,A、B、D错;该反应前后气体分子数不变,故反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量,C正确。‎ ‎6.硫酸是一种重要的化工产品,硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前硫酸的重要生产方法是“接触法”,有关接触氧化反应2SO2+O22SO3的说法不正确的是(　　)‎ A.该反应为可逆反应,故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫 B.达到平衡后,反应就停止了,故此时正、逆反应速率相等且均为0‎ C.一定条件下,向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,则从反应开始到达平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,某一时刻,正、逆反应速率相等 D.在利用上述反应生产三氧化硫时,要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题 答案B 解析对于可逆反应来说,在一定条件下反应物不可能全部转化为产物,反应只能进行到一定限度。在达到平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,最终正、逆反应速率相等,即达到化学平衡,此时反应物和生成物的浓度都不再随时间的变化而变化,但反应并没有停止,正、逆反应都依然进行着。‎ ‎7.一定温度下,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下图所示:‎ ‎(1)此反应的化学方程式中ab=　　　　　。 ‎ ‎(2)t1~t2 min内,以M的浓度变化表示的平均反应速率为　　　　　。 ‎ ‎(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是　　　　　(填字母)。 ‎ 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 E.混合气体的压强不随时间的变化而变化 答案(1)2‎ ‎(2)‎1‎‎(t‎2‎-t‎1‎)×V mol·L-1·min-1‎ ‎(3)CE 解析(1)反应中各物质的化学计量数之比等于物质的量的变化量之比,所以a∶b=(8 mol-2 mol)∶(5 mol-2 mol)=2∶1,该反应的化学方程式为2N(g)M(g)。‎ - 7 -‎ ‎(2)v(M)=‎4mol-3mol‎(t‎2‎-t‎1‎) min×VL‎=‎‎1‎‎(t‎2‎-t‎1‎)×V mol·L-1·min-1。‎ ‎(3)达到平衡状态时,各组分的浓度不再发生变化,M和N的物质的量之比不变,不能说明二者的物质的量不再改变,A选项错误;该反应的反应物和生成物都是气体,根据质量守恒定律,反应前后,混合气体的质量始终不变,B选项错误;该反应为气体体积减小的反应,若反应没有达到平衡状态,反应过程中气体的总物质的量和压强始终在减小,当该量不再发生变化时,则说明反应达到了平衡状态,C和E选项正确;消耗a mol N和生成b mol M都表示的是正反应方向,没有体现正、逆反应速率相等,不能说明反应达到了平衡状态,D选项错误。‎ 提升能力·跨越等级 ‎1.(双选)对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是(　　)‎ A.NH3(g)、O2(g)、NO(g)、H2O(g)同时存在时,则反应达到化学平衡状态 B.单位时间内生成x mol NO,同时消耗x mol NH3时,说明反应达到化学平衡状态 C.达到化学平衡状态时,若增大容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率也减小 D.化学反应速率关系是3v正(NH3)=2v正(H2O)‎ 答案CD 解析四种气体同时存在时,不能说明可逆反应达到了化学平衡状态,A项错误;NO的生成与NH3的消耗均表示正反应,B项错误;达到化学平衡状态时,增大容器体积,反应物、生成物浓度同时减小,正、逆反应速率同时减小,C项正确;在反应的任意状态总有v正(NH3)∶v正(H2O)=4∶6,即3v正(NH3)=2v正(H2O),D项正确。‎ ‎2.一定温度下的恒容密闭容器中,下列哪些物理量不再发生变化时,表明反应A(g)+2B(g)C(g)+D(g)已达到化学平衡状态(　　)‎ ‎①混合气体的压强　②混合气体的密度　③B的物质的量浓度　④混合气体的总物质的量　⑤混合气体的平均相对分子质量　⑥混合气体的总质量　⑦混合气体的总体积 A.①②③④⑤⑥⑦ B.只有①③④⑤‎ C.①②③④⑤⑦ D.只有②⑥⑦‎ 答案B 解析由于反应物、生成物全部是气体,且反应在恒容密闭容器中进行,反应前后气体的质量不变,故反应过程中气体的密度一直保持不变,故②⑥⑦不符合题意。‎ ‎3.一定温度下,在容积恒定的密闭容器中进行反应A(s)+2B(g)C(g)+D(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　②容器内气体的压强不变 ‎③混合气体的总物质的量不变　④B的物质的量浓度不变　⑤v正(C)=v逆(D)　⑥v正(B)=2v逆(C)‎ A.①④⑤⑥ B.②③⑥‎ C.②④⑤⑥ D.只有④‎ 答案A 解析①容积恒定的密闭容器中,混合气体密度不变,也就是混合气体的质量不变,对于有固体参加或者有固体生成的气体反应来说,混合气体的质量不变说明反应已经达到平衡。②这是一个反应前后压强不变的反应,故气体压强不变不能说明反应达到平衡。③该反应是反应前后气体的化学计量数不变的反应,也就是气体物质的量不变的反应,故混合气体的总物质的量不变,不能说明反应达到平衡。④B的物质的量浓度不变说明生成B的量与消耗B的量相等,也就是正、逆反应速率相等,此时反应达到平衡。⑤v正(C)=v逆(D),说明正、逆反应速率相等,此时反应达到平衡。⑥v正(B)=v逆(C),说明正、逆反应速率相等,此时反应达到平衡。‎ - 7 -‎ ‎4.在一密闭容器中通入A、B、C三种气体,保持一定温度,在t1~t4 s时测得各物质的浓度如表,则下列判断正确的是(　　)‎ ‎　　　　　测定时刻/s 浓度　　　‎ t1‎ t2‎ t3‎ t4‎ c(A)/(mol·L-1)‎ ‎6‎ ‎3‎ ‎2‎ ‎2‎ c(B)/(mol·L-1)‎ ‎5‎ ‎3.5‎ ‎3‎ ‎3‎ c(C)/(mol·L-1)‎ ‎1‎ ‎2.5‎ ‎3‎ ‎3‎ A.在t3 s时反应已经停止 B.t3~t4 s内正、逆反应速率不相等 C.在容器中发生的反应为A(g)+B(g)C(g)‎ D.在t2~t3 s内A的平均反应速率为‎1‎t‎3‎‎-‎t‎2‎ mol·L-1·s-1‎ 答案D 解析由题给数据可知,t3 s时可逆反应达到化学平衡状态,此时,v(正)=v(逆)≠0,A项错误;t3~t4 s内,A、B、C的浓度没有发生变化,反应处于化学平衡状态,正、逆反应速率相等,B项错误;达到化学平衡状态前,A、B、C的浓度变化量之比为4∶2∶2=2∶1∶1,故该反应的化学方程式为2A(g)+B(g)C(g),C项错误;t2~t3 s内,Δc(A)=1 mol·L-1,故用A表示的该时间段的平均化学反应速率为‎1‎t‎3‎‎-‎t‎2‎ mol·L-1·s-1,D项正确。‎ ‎5.在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是(　　)‎ A.SO2为0.4 mol·L-1、O2为0.2 mol·L-1‎ B.SO2为0.25 mol·L-1‎ C.SO2、SO3均为0.15 mol·L-1‎ D.SO3为0.4 mol·L-1‎ 答案B 解析假设该时刻的SO3全部转化为SO2和O2,则SO2、O2的浓度将分别达到0.4 mol·L-1、0.2 mol·L-1;而假设该时刻的SO2和O2全部化合生成SO3,则SO3的浓度将达到0.4 mol·L-1。因为该反应是可逆反应,三种物质必将同时存在(即可逆反应中的物质均不可能100%转化),很显然,A、D两项是不可能的。要得到C项中的数据必须是SO2和SO3同时消耗而减少,这不符合S原子守恒,也是不可能的。‎ ‎6.一定条件下,对于反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)。达平衡时,X、Y、Z浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1和0.08 mol·L-1,则下列判断不合理的是(　　)‎ ‎①c1∶c2=1∶3　②平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3　③平衡时X和Y的转化率不相等　④c1的取值范围为00,反应又是可逆的,④正确。‎ ‎7.往2 L密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,在一定条件下发生合成氨反应,2 min时达到平衡。测得平衡时混合气体中NH3的体积分数为25%,则:‎ ‎(1)0~2 min内,v(NH3)=　。 ‎ ‎(2)H2在平衡混合气中的体积分数=　。 ‎ ‎(3)平衡时容器的压强与起始时的压强之比为　。 ‎ 答案(1)0.2 mol·L-1·min-1‎ ‎(2)56.25%‎ ‎(3)4∶5‎ 解析设0~2 min内,消耗的N2的物质的量为x,则 ‎　　　　　　N2　+　3H2　　2NH3‎ 起始物质的量 1 mol 3 mol 0‎ 变化物质的量 x 3x 2x 平衡时物质的量 1 mol-x 3 mol-3x 2x 则有‎2x‎1mol-x+3mol-3x+2x=25%,解得x=0.4 mol,v(NH3)=‎0.8mol‎2 L×2min=0.2 mol·L-1·min-1;H2在平衡混合气体中的体积分数为‎3mol-3×0.4mol‎4mol-2×0.4mol×100%=56.25%;平衡时容器的压强与起始时的压强之比为3.2∶4=4∶5。‎ ‎8.在容积为5 L的密闭容器中,加入0.2 mol CO和0.2 mol H2O(g),在催化剂存在的条件下高温加热,发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),并放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的曲线如图所示。‎ ‎(1)根据图中数据,从反应开始至达到平衡时,CO的化学反应速率为　　　　　　　　　　　　;反应达到平衡时c(H2)=　　　　。 ‎ ‎(2)判断该反应达到平衡状态的依据是　　　　　(填字母)。 ‎ A.单位时间内CO消耗的物质的量和CO2消耗的物质的量相等 B.CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等 C.CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化 D.正、逆反应速率都为0‎ 答案(1)0.003 mol·L-1·min-1　0.03 mol·L-1‎ - 7 -‎ ‎(2)AC 解析(1)由题图可知,从第10 min时反应达到平衡状态,则v(CO)=v(CO2)=Δc(CO‎2‎)‎Δt‎=‎‎0.03mol·‎L‎-1‎‎10min=0.003 mol·L-1·min-1;反应达到平衡时c(H2)=Δc(H2)=Δc(CO2)=0.03 mol·L-1。‎ ‎(2)可逆反应达到化学平衡状态时,各物质的百分含量保持一定,各物质浓度保持不变,正、逆反应速率相等且不为0。‎ 贴近生活·拓展创新 在2 L恒容密闭容器中,800 ℃时发生反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),n(NO)随时间的变化如下表:‎ 时间/s ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ n(NO)/mol ‎0.020‎ ‎0.010‎ ‎0.008‎ ‎0.007‎ ‎0.007‎ ‎0.007‎ ‎(1)上述反应　　　　(填“是”或“不是”)可逆反应。 ‎ ‎(2)如图所示,表示NO2变化曲线的是　　　。用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v=　　　　。 ‎ ‎(3)能说明该反应已达到平衡状态的是　　　(填序号)。 ‎ A.v(NO2)=2v(O2)‎ B.容器内压强保持不变 C.v逆(NO)=2v正(O2)‎ D.容器内混合气体的密度保持不变 答案(1)是 ‎(2)b　0.001 5 mol·L-1·s-1‎ ‎(3)BC 解析(1)该反应是可逆反应。‎ ‎(2)由平衡体系2NO(g)+O2(g)2NO2(g)知,NO2为生成物,达到平衡时n(NO2)=Δn(NO)=0.020 mol-0.007 mol=0.013 mol c(NO2)=‎0.013mol‎2 L=0.006 5 mol·L-1‎ 故表示NO2变化曲线的为b。‎ ‎0~2 s内,v(NO)=Δc(NO)‎Δt‎=‎Δn(NO)‎V·Δt=‎0.020mol-0.008mol‎2 L×2 s=0.003 mol·L-1·s-1,‎ 则v(O2)=‎1‎‎2‎v(NO)=0.001 5 mol·L-1·s-1。‎ - 7 -‎ ‎(3)A项中未指明正、逆反应速率,故无法说明该反应是否达到平衡状态;由于该反应是反应前后气体体积不相等的反应,当容器内压强保持不变时,说明该反应已达到平衡状态,故B项正确;C项中已说明正、逆反应速率相等,故说明该反应已达到平衡状态;由于气体总质量不变,气体总体积也不变,因此,无论该反应是否达到平衡,容器内混合气体的密度保持不变,故D项无法说明该反应是否达到平衡状态。‎ - 7 -‎