1、第二节第二节 化学平衡化学平衡 第第 1 课时课时 化学平衡状态化学平衡状态 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1.化学反应达到化学平衡的本质是( ) A.各组分浓度保持不变 B.反应物与生成物的浓度相等 C.正反应与逆反应停止进行 D.正反应和逆反应的速率相等 答案 D 解析 对可逆反应来说，达到了化学平衡状态的本质是：正反应和逆反应的速率 相等，D 项符合题意。 2.下列反应中，不属于可逆反应的是( ) A.2NO2=N2O4与 N2O4=2NO2 B.H2I2= 加热 2HI 与 2HI= 加热 H2I2 C.CO2H2O=H2CO3与 H2CO3=CO2H2O D.CaOCO2
2、=CaCO3与 CaCO3= 高温 CaOCO2 答案 D 解析 反应物可以转化为生成物，生成物也可以转化为反应物，反应条件相同， 则反应为可逆反应，A、B、C 不符合题意；D 中反应物转化为生成物在室温下进 行，而生成物转化为反应物在高温下进行，反应条件不相同，因此反应不是可逆 反应，D 符合题意。 3.可逆反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)的正、 逆反应速率可用各反应物或生成物浓 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(N2)正v(H2)正 B.v(N2)正v(NH3)逆 C.v(N2)正3v(H2)逆 D.2v(H2)正3v(NH3)逆 答案 D
3、 解析 A.3v(N2)正v(H2)正，两物质表示的化学反应速率都是正反应速率，不能判 断正反应速率等于逆反应速率，故 A 不正确；B.v(N2)正v(NH3)逆，两物质表示的 化学反应速率之比不等于其化学计量数之比，正反应速率不等于逆反应速率，故 B 不正确；C.v(N2)正3v(H2)逆，两物质表示的化学反应速率之比不等于其化学计 量数之比，正反应速率不等于逆反应速率，故 C 不正确；D.2v(H2)正3v(NH3)逆， 因为 2v(H2)正3v(NH3)正， 所以两物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数 之比，说明正反应速率等于逆反应速率，故 D 正确。 4.用 Cl2生产某些含氯有
4、机物时会生成副产物 HCl， 利用下列反应可实现氯的循环 利用： 4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g) H115.6 kJ/mol。 在某恒温恒容 的密闭容器中充入一定量的反应物发生上述反应，能充分说明该反应达到化学平 衡状态的是( ) A.气体的质量不再改变 B.氯化氢的转化率不再改变 C.断开 4 mol HCl 键的同时生成 4 mol HO 键 D.n(HCl)n(O2)n(Cl2)n(H2O)4122 答案 B 解析 对于题述反应，气体的质量保持不变，故 A 项不能说明；氯化氢的转化率 不再改变，说明各物质的量不变，反应处于平衡状态，故 B 项能说明；断开 4 mol
5、 HCl 键、生成 4 mol HO 键，均表示正反应方向，故 C 项不能说明； n(HCl)n(O2)n(Cl2)n(H2O)4122，不能说明各物质的量不变，故 D 项不能说明。 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 0.6 mol L 1、0.3 mol L1、0.6 mol L1，当 正、逆反应速率相等时，可能存在的数据是( ) A.SO2为 1.2 mol L 1、O 2为 0.6 mol L 1 B.SO2为 0.75 mol L 1 C.SO2、SO3均为 0.45 mol L 1 D.SO
6、3为 1.2 mol L 1 答案 B 解析 根据极端假设法分析，分别假设反应正向或逆向进行到底。若 SO3全部转 化为 SO2和 O2，则 SO2、O2的浓度分别为 1.2 mol L 1、0.6 mol L1；若 SO 2和 O2全部化合成 SO3，则 SO3的浓度为 1.2 mol L 1。因为该反应是可逆反应，三种 物质必须同时存在，因此，体系中 SO3、SO2、O2的浓度范围分别是 01.2 mol L 1、01.2 mol L1 、00.6 mol L1，显然，A、D 项不符合题意；C 项中的数 据表示 SO2和 SO3同时消耗而浓度减小，根据 S 原子守恒，可知这不可能实现， C
7、 项不符合题意。 6.一定温度下， 反应 N2O4(g)2NO2(g)的焓变为 H。 现将 1 mol N2O4充入一恒 压密闭容器中，下列示意图能说明 t0时刻反应达到平衡状态的是( ) A. B. C. D. 答案 D 解析 因反应容器保持恒压，且反应前后气体分子数不相等，所以达到平衡前容 器容积随反应进行而不断变化，结合 m/V 可知，若气体密度不再变化，说明 容器容积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，符合题 意；无论是否达到平衡，反应的 H 都不变，不符合题意；反应开始时，加入 1 mol N2O4，随着反应的进行，N2O4的浓度逐渐变小，故 v正(N2O4)逐渐变
8、小，直 至达到平衡，而图像与之不符，不符合题意；N2O4的转化率不再变化，说明 N2O4的浓度不再变化，反应达到平衡状态，符合题意。综上所述，D 项正确。 7.可逆反应 X23Y22Z2在反应过程中， 反应速率(v)与时间(t)关系曲线如图所 示，下列叙述不正确的( ) A.t1时，正反应速率大于逆反应速率 B.t1t2，逆反应速率逐渐减小 C.t2时，正反应速率与逆反应速率相等 D.t2t3，各物质的浓度不再发生变化 答案 B 解析 A.从图示可以看出，该反应从反应物开始投料，在 t1时尚未达到平衡，此 时正反应速率大于逆反应速率，A 项正确；B.从图示可以看出，t1t2，逆反应速 率逐渐增
9、大，B 项错误；C.t2时，正反应速率与逆反应速率相等，反应达到化学 平衡，C 项正确；D.t2t3，该可逆反应处于化学平衡状态，正反应速率等于逆反 应速率，各物质的浓度不再发生变化，D 项正确。 8.二甲醚(DME)被誉为“21 世纪的清洁燃料”。以下说法能说明反应 3H2(g) 3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)达到平衡状态的是( ) A.H2和 CO2的浓度之比为 31 B.单位时间内断裂 3 个 HH 同时断裂 1 个 C=O C.恒温恒容条件下，气体的密度保持不变 D.绝热体系中，体系的温度保持不变 答案 D 解析 A.H2和 CO2的浓度之比与起始投入的量有关， A 不能
10、说明达到化学平衡状 态，A 不合题意； B.单位时间内断裂 3 个 HH 同时形成 2 个 C=O，故断裂 1 个 C=O 时正、逆反应速率不相等，B 不合题意；C.恒温恒容条件下，气体的质 量不变，气体的体积不变，故气体的密度一直保持不变，故不能说明达到化学平 衡状态，C 不合题意；D.绝热体系中即与外界不进行热交换，在达到平衡之前， 体系的温度一直在变， 现温度保持不变， 故说明达到化学平衡状态， D 符合题意。 9.在一定条件下，将 0.3 mol CO2和 0.2 mol H2通入 2 L 密闭容器中，进行反应： CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)。下列关于该反应建立平衡的说
11、法正确的是 ( ) A.反应刚开始时，生成物浓度最大，正反应速率最小 B.随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐增大 C.达到平衡状态时反应体系中 CO2的浓度为 0 mol L 1 D.该反应建立平衡过程中 vt(时间)图像为 答案 A 解析 由于该反应从逆反应开始进行，故反应刚开始时，生成物浓度最大，正反 应速率最小，A 项正确；随着反应的进行，生成物浓度逐渐减小，逆反应速率逐 渐减小，反应物浓度逐渐增大，正反应速率逐渐增大，B 项不正确；该反应不能 进行彻底，故平衡时 CO2的浓度不可能是 0 mol L 1，C 项不正确；该反应建立平 衡的过程中，逆反应速率大于正反应速率，
12、且逆反应速率逐渐减小，正反应速率 逐渐增大，达到平衡时正、逆反应速率相等，D 项不正确。 10.在绝热的恒容容器中发生反应 NO2(g) SO2(g)NO (g) SO3(g)，下列 说法能够判断该反应已达到平衡状态的是(不考虑 NO2与 N2O4间的转化)( ) A.消耗 1 mol SO2的同时产生 1 mol SO3 B.混合气体的颜色(透光率)不再改变 C.混合气体的密度不再改变 D.混合气体的相对分子质量不再改变 答案 B 解析 A.只要反应发生就存在每消耗 1 mol SO2 的同时生成 1 mol SO3， 所以不一 定是平衡状态，故 A 错误；B.NO2有颜色，当混合气体的颜色
13、(透光率)不再改变 时，说明二氧化氮的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，故 B 正确； C.该反应密度一直保持不变， 说明密度不变， 反应不一定是平衡状态， 故 C 错误； D.该反应是气体体积不变的反应， 气体总物质的量不变， 反应物和产物都是气体， 则气体总质量也不变，所以在反应过程中混合气体的相对分子质量一直不变，所 以不一定是平衡状态，故 D 错误。 11.一定温度下将 2 mol SO2和 1 mol 18O2 充入恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g) 18O2 (g)2SO3(g)，达到化学平衡后，下列说法不正确的是( ) A.18O 存在于 SO2、O2 和 SO3 中 B.
14、容器中所含氧原子总数为 6NA C.反应中转移电子的数目为 4NA D.平衡后 SO2的转化率低于 100% 答案 C 解析 A.可逆反应的正、逆反应同时进行，SO2和 O2 生成 SO3的同时，SO3也分 解生成 SO2和 O2，平衡时三种气体共存，因此 18O 存在于 SO2、O2 和 SO3 中， A 项正确；B.化学反应中遵循原子守恒，平衡时容器中所含氧原子总数等于反应 初始时 SO2和 O2中的氧原子总数， 共 6NA， B 项正确； C.可逆反应存在反应限度， 所以将 2 mol SO2和 1 mol 18O2 充入恒容密闭容器中，SO2和 O2不可能完全转化 为 SO3，则反应中
15、转移电子的数目小于 4NA，C 项错误；D.可逆反应，反应物不 能完全转化为生成物，D 项正确。 12.一定温度下，把 2.5 mol A 和 2.5 mol B 混合盛入容积为 2 L 的密闭容器里，发 生如下反应：3A(g)B(s)xC(g)2D(g)，经 5 s 反应达平衡，在此 5 s 内 C 的 平均反应速率为 0.2 mol L 1 s1， 同时生成 1 mol D。 下列叙述中不正确的是( ) A.反应达到平衡状态时 A 的转化率为 60% B.x2 C.若混合气体的密度不再变化，则该可逆反应达到化学平衡状态 D.反应达到平衡状态时，相同条件下容器内气体的压强与起始时压强比为 8
16、5 答案 B 解析 A.反应经 5 s 达平衡， 生成 1 mol D， 则 A 转化 1.5 mol， A 的转化率为1.5 mol 2.5 mol 100%60%，A 正确；B.反应经 5 s 达到平衡，A 的平均反应速率为 v 1.5 mol 2 L 5 s 0.15 mol/(L s)，又各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，故 x4，B 错 误；C.该反应有固体物质参与，混合气体的总质量随时间改变而变化，则密度也 随时间改变而变化，当混合气体的密度不再变化，则该可逆反应达到化学平衡状 态， C 正确； D.反应经 5 s 达平衡， A 的物质的量为 1 mol， C 的物质的量为
17、2 mol， D 的物质的量为 1 mol，相同条件下容器内气体的压强与起始时的压强比为： 121 2.5 8 5，故 D 正确。 二、非选择题(本题包括 3 小题) 13.在某一容积为 5 L 的密闭容器内加入 0.2 mol 的 CO 和 0.2 mol 的 H2O， 发 生如下反应： CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) H0，反应中 CO2 的浓度 随时间变化情况如下图： 回答下列问题： (1)反应开始至达到平衡时，CO 的平均反应速率为 _； 反应达到平 衡时，c(H2O) _。 (2)判断该反应达到平衡的依据是 _。 CO 减少的质量和 CO2减少的质量相等 CO、H2O、
18、CO2、H2的浓度都相等 CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化 (3)若该反应使用催化剂加快反应速率， 该反应的 H _(填“变大”“变小” 或“不变”)。 答案 (1)0.003 mol L 1 min1 0.01 mol L1 (2) (3)不变 解析 (1)根据图像可知，v(CO2) c（CO2） t （0.030） mol/L 10 min 0.003 mol/(L min)，反应速率之比等于化学计量数之比，所以 v(CO) v(CO2) 0.003 mol/(L min)；H2O 的起始浓度为0.2 mol 5 L 0.04 mol/L，反应的 c(H2O)生成的 c(CO
19、2)0.03 mol/L，平衡 c(H2O)0.04 mol/L0.03 mol/L0.01 mol/L；(2)平 衡时， CO 和 CO2改变的物质的量相等， 但两者的质量不相等， 不能判定平衡； 该反应达到平衡时，c(H2O)c(CO)0.01 mol/L，c(H2)c(CO2)0.03 mol/L， 浓度不相等， 不能判定平衡； CO、 H2O、 CO2、 H2的浓度都不再发生变化时， 反应达到平衡，可以判定平衡；故选。(3)催化剂可以加快反应速率，但不能 改变化学平衡，故 H 不变。 14.在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时： 混合气体的压强，混合气体的密度，混合气体
20、的总物质的量，混合气体 的平均相对分子质量，混合气体的颜色，各反应物或生成物的浓度之比等于 化学计量数之比，某种气体的百分含量 (1)能说明 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是_。 (2)能说明 I2(g)H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是_。 (3)能说明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的是 _。 (4)能说明 C(s)CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是_。 (5)能说明 NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)达到平衡状态的是_。 (6)能说明 5CO(g)I2O5(s)5CO2(g)I2(s)达到平衡状态的是_。 答案 (1) (2) (
21、3) (4) (5) (6) 解析 (1)对于反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，混合气体的压强不变，说明气 体的物质的量不变， 反应达平衡状态， 正确； 混合气体的密度一直不变， 错误； 混合气体的总物质的量不变，反应达平衡状态，正确；混合气体的平均相对 分子质量不变，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，正确；混合气体 的颜色一直不变，不能说明反应达平衡状态，错误；只要发生反应就有各反应 物或生成物的反应速率之比等于化学计量数之比，错误；某种气体的百分含量 不变，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，正确，答案选；(2)对于 反应 I2(g)H2(g)2HI(g)，混合气体的压强
22、一直不变，错误；混合气体的 密度一直不变，错误；混合气体的总物质的量一直不变，错误；混合气体的 平均相对分子质量一直不变，错误；混合气体的颜色不再变化，即碘蒸气浓度 不变，反应达平衡状态，正确；只要发生反应就有各反应物或生成物的反应速 率之比等于化学计量数之比，错误；某种气体的百分含量不变，说明正逆反应 速率相等， 达到平衡状态， 正确， 答案选； (3)对于反应 2NO2(g)N2O4(g)， 混合气体的压强不变，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，正确； 混合气体的密度一直不变，错误；混合气体的总物质的量不变，反应达平衡状 态，正确；混合气体的平均相对分子质量不变，说明气体的物质的量不
23、变，反 应达平衡状态，正确；混合气体的颜色不再变化，即二氧化氮浓度不变，反应 达平衡状态，正确；只要发生反应就有各反应物或生成物的反应速率之比等于 化学计量数之比，错误；某种气体的百分含量不变，说明正逆反应速率相等， 达到平衡状态， 正确， 答案选； (4)对于反应 C(s)CO2(g)2CO(g)， 混合气体的压强不变，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，正确； 混合气体的密度不变，说明气体质量不变，达到平衡状态，正确；混合气体的 总物质的量不变， 反应达平衡状态， 正确； 混合气体的平均相对分子质量不变， 说明气体的物质的量和质量不变，反应达平衡状态，正确；混合气体的颜色一 直不变，不
24、能说明反应达平衡状态，错误；只要发生反应就有各反应物或生成 物的反应速率之比等于化学计量数之比，错误；某种气体的百分含量不变，说 明正逆反应速率相等，达到平衡状态，正确，答案选；(5)对于反应 NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)，混合气体的压强不变，说明气体的物质 的量不变， 反应达平衡状态， 正确； 混合气体的密度不变， 说明气体质量不变， 达到平衡状态，正确；混合气体的总物质的量不变，反应达平衡状态，正确； 混合气体的平均相对分子质量始终不变，错误；混合气体的颜色一直不变， 不能说明反应达到平衡状态，错误；只要发生反应就有各反应物或生成物的反 应速率之比等于化学计量数之比，
25、错误；两种气体的体积之比始终不变，因此 气体的百分含量始终不变，错误，答案选；(6)对于反应 5CO(g) I2O5(s)5CO2(g)I2(s)，混合气体的压强始终不变，错误；混合气体的密 度不变，说明气体质量不变，达到平衡状态，正确；混合气体的总物质的量始 终不变，错误；混合气体的平均相对分子质量不变，说明气体的质量不变，反 应达平衡状态，正确；混合气体的颜色一直不变，不能说明反应达平衡状态， 错误；只要发生反应就有各反应物或生成物的反应速率之比等于化学计量数之 比， 错误； 某种气体的百分含量不变， 说明正逆反应速率相等， 达到平衡状态， 正确，答案选。 15.在 2 L 密闭容器内，8
26、00 时反应：2NO(g)O2(g)2NO2(g)体系中，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_(“是”或“不是”)可逆反应。 (2)如图所示表示 NO2变化的曲线是_，用 O2表示从 02 s 内该反应的平 均反应速率 v(O2)_。 (3)不能说明该反应已达到平衡状态的是_。 a.v(NO2)2v(O2) b.容器内气体压强保持不变 c.v逆(NO)2v正(O2) d.容器内气体的密度保持不变 答案 (1)是 (2)b 1.510 3 mol L1
27、 s1 (3)a、d 解析 (1)根据表格知，随着反应的进行，一氧化氮的物质的量减小，但最终不为 0，说明该反应是可逆反应；(2)反应向正反应方向进行，二氧化氮的物质的量逐 渐增大， 当反应达到平衡状态时， 参加反应的 n(NO)(0.0200.007) mol 0.013 mol，根据二氧化氮和一氧化氮的关系式知，平衡状态时生成的 n(NO2)等于参加 反应的 n(NO)，所以为 0.013 mol，c(NO2)0.013 mol 2 L0.006 5 mol/L，表示 NO2变化的曲线是 b； 02 s 时， v(NO)0.020 mol0.008 mol 2 L2 s 0.003 mol/(L s)， v(O2)1 2v(NO)1.510 3 mol L1 s1；(3)a、当 v(NO 2)2v(O2)时并没有指明正 逆反应速率，该反应不一定达到平衡状态，故 a 错误；b、该反应是一个气体体积 改变的可逆反应，当达到平衡状态时，各物质的浓度不变，则容器内压强保持不 变，故 b 正确；c、v逆(NO)2v正(O2)说明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状 态，故 c 正确； d、根据质量守恒定律知，混合物质量始终不变，容器的容积不 变，则容器内混合气体的密度始终不变，所以不能据此判断是否达到平衡状态， 故 d 错误；故答案选 ad。
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