1、化学反应的限度(40分钟70分)一、选择题(本题包括9小题,每小题5分,共45分)1.(2020宿州高一检测)在一定条件下,向某容器中充入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,一段时间后,反应达到平衡状态,但此时反应并没有停止,只不过v(正)=v(逆)0,故B项错误。2.下列各组反应互为可逆反应的是()2NaHCO3Na2
2、CO3+CO2+H2O与CO2+H2O+Na2CO32NaHCO3SO2+H2OH2SO3与H2SO3SO2+H2O2SO2+O22SO3与2SO32SO2+O2NH3+HClNH4Cl与NH4ClNH3+HClA.B.C.D.【解析】选B。可逆反应必须是在相同条件下同时向两个方向进行的反应。3.(2020海口高一检测)在恒定温度下NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)达到平衡,不能判断该反应达到化学平衡的是()A.v正(NH3)=2v逆(CO2)B.密闭容器中总压强不变C.密闭容器中混合气体的密度不变D.密闭容器中氨气的体积分数不变【解析】选D。反应达到平衡状态的标志有两个:一
3、是正、逆反应速率相等;二是各物质的质量、浓度、物质的量分数等均恒定不变;A项正、逆反应速率相等,说明达到平衡状态,B、C两项都体现了混合气体的质量、浓度等恒定不变,即正、逆反应速率相等;D项NH3与CO2都是生成物,按比例生成,故无论平衡与否,氨气体积分数均不变。【加固训练】可逆反应N2+3H22NH3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。达到化学平衡状态,正、逆反应速率相等,用氨气、氢气、
4、氮气表示化学反应速率之比等于它们的化学计量数之比。结合这两个条件,可以得出正确选项是C。4.(教材二次开发教材习题改编)在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应从正反应开始,下列说法错误的是()A.开始时正反应速率最大B.v正(SO2)v正(O2)=21时,反应达到平衡状态C.达到平衡v逆(SO3)最大D.开始时v逆(SO3)=0【解析】选B。不管是否平衡,v正(SO2)v正(O2)=21始终成立。5.(2020南宁高一检测)500 时,将2 mol N2和2.25 mol H2充入体积为10 L的恒容密闭容器中,反应达到平衡时,NH3的浓度不可能是()A.0.1
5、 molL-1B.0.12 molL-1C.0.05 molL-1D.0.16 molL-1【解析】选D。由题意知,该反应中N2过量。假设2.25 mol H2完全参与反应,则生成NH3的浓度为0.15 molL-1,由于该反应是可逆反应,H2不可能完全转化生成NH3,故平衡时NH3的浓度小于0.15 molL-1。【加固训练】在密闭容器中进行的可逆反应X2(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 molL-1、0.2 molL-1、0.2 molL-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度可能是()A.Z为0.3 molL-1B.Y2为0.35 molL
6、-1C.X2为0.2 molL-1D.Z为0.4 molL-1【解析】选A。对于一个可逆反应,既可以从正反应方向开始建立平衡,也可以从逆反应方向开始建立平衡,反应达到平衡时,各物质的浓度都不为0,则有:X2(g) + Y2(g)2Z(g)起始: 0.1 0.2 0.2 若向正反应方向进行到底 0 0.1 0.4若向逆反应方向进行到底 0.2 0.3 0故Z的浓度小于0.4 molL-1,X2的浓度小于0.2 molL-1,Y2的浓度小于0.3 molL-1。6.假设某化学反应的反应过程如图所示。观察分析,符合图中变化的化学反应为()A.A2+3B22AB3B.2AB2+B22AB3C.2A2B
7、+5B24AB2D.2AB2+B22AB3【解析】选B。首先根据图示及选项可以判断出该反应中只有两种元素参加反应,小黑球表示B原子,大灰球表示A原子,所以反应物是B2和AB2,生成物是AB3,再结合反应后B2和AB2都有剩余,说明该反应为可逆反应,写出方程式配平即得B选项正确。【规律方法】利用“变量”“不变”来判断化学平衡状态(1)选变量选定反应中“变量”,即随反应进行而变化的量,当变量不再变化时,反应已达平衡。(2)常见的变量气体的颜色;对于气体体积有变化的反应来说,恒压反应时的体积、恒容反应时的压强;对于反应体系中全部为气体,且气体物质的量有变化的反应来说,混合气体的平均相对分子质量;对于
8、反应体系中不全部为气体的反应来说,恒容时混合气体的密度等。(3)说明在利用、n(总)、p(总)判断时要注意反应特点和容器的体积变化问题。7.(2020济宁高一检测)如图所示是425 时,在1 L密闭容器中发生化学反应的浓度随时间的变化示意图。下列叙述错误的是()A.图中t0时,三种物质的物质的量相同B.图中t0时,反应达到平衡状态C.图中的逆反应为H2(g)+I2(g)2HI(g)D.图中当c(HI)=3.16 molL-1时,反应达到平衡状态【解析】选B。图中t0时,H2、I2、HI的物质的量相等但未保持不变,没有达到平衡状态,B项错。8.一定条件下,可逆反应N2+3H22NH3达到化学平衡
9、状态,下列说法一定正确的是()A.每1 mol NN键断裂的同时有2 mol NH键生成B.N2、H2、NH3的浓度之比为132C.N2减少的速率和NH3减少的速率之比为12D.气体体积为初始体积的【解析】选C。A.反应速率之比等于相应的物质化学计量数之比,根据方程式可知,每1 mol NN断裂的同时有6 mol NH生成,不正确;B.平衡时物质的浓度不再发生变化,但各种物质的浓度之间不一定相等或满足某种关系,不正确;C.达到平衡状态时正、逆反应速率相等,则N2减少的速率和NH3减少的速率之比为12,正确;D.不知道转化率,则不能确定气体体积和初始体积的关系,不正确。【规律方法】化学平衡标志的
10、判断应注意的问题(1)正逆反应速率相等与反应混合物中各组分的百分含量均保持不变是判断化学平衡状态的基本方法。这两个关系中的任何一个都可以单独用作判断化学反应是否达到平衡状态的标准。(2)在mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应中,v(A)v(B)v(C)v(D)=mnpq,在应用v(正)=v(逆)判断化学平衡状态时要充分注意这一点。(3)化学平衡状态中,反应混合物里各组成成分的浓度(或百分比含量)保持不变,但是某些物理量保持不变的化学反应状态并不一定是化学平衡状态。因此,在应用反应混合物里各组成成分的浓度、百分含量、物质的颜色、气体的压强、气体的密度、气体的平均摩尔质量等判断化学平衡
11、状态时,一定要慎重。【加固训练】恒温恒容条件下,能说明反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g)一定处于化学平衡状态的是()A.混合气体的密度不再改变B.容器内的压强保持不变C.C与D的物质的量相等D.消耗1 mol B的同时生成0.5 mol D【解析】选A。混合气体的质量不再变化,由于是在恒容条件下,说明反应已处于平衡状态,A正确;气体化学计量数前后相等,压强是个恒量,B错误;C与D的物质的量相等不能说明浓度不再改变,所以不能说明反应达到平衡状态,C错误;消耗1 mol B的同时生成0.5 mol D均表示正反应速率,所以不能说明反应达到平衡状态,D错误。9.(2020武汉高一检测)密闭容
12、器中进行反应A(g)+B(g)C(g)+D(g),判断反应是否达到平衡的依据为 ()A.压强不随时间改变B.气体的密度不随时间改变C.c(A)不随时间改变D.单位时间里生成C(g)和D(g)的物质的量相等【解析】选C。由于反应物和生成物均为气态,且反应前后气体的物质的量不变,故气体的压强和密度在反应过程中始终保持不变,A、B不能作为反应达到平衡的标志。C(g)、D(g)均为生成物,反应的任何时刻,C(g)、D(g)的物质的量总是相等,D项错误。当c(A)不变时,说明单位时间内生成的A与消耗的A的量相等,即反应处于平衡状态。【互动探究】(1)当A、B、C、D的浓度之比为1111时,能否说明该反应
13、达到化学平衡?提示:不能,因为不能说明各组分的浓度一定不变。也不能说明该反应的正、逆反应速率相等。(2)当容器中混合气体平均相对分子质量一定时,能否说明该反应达到化学平衡?提示:不能,因为该反应m总、n总都不变,所以混合气体平均相对分子质量不变。二、非选择题(本题包括2小题,共25分)10.(10分)(2020潍坊高一检测)在200 时,将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入体积为V L的密闭容器中,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0)。(2)随着反应的进行
14、,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,此可逆反应达到了最大限度。若保持外界条件不变时,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都将_ _。【解析】本题主要考查化学平衡建立的过程,开始时,c(H2)和c(I2)为最大值,正反应速率最大,由于此时没有HI,逆反应速率最小,为0,随着反应的进行,c(H2)和c(I2)越来越小,正反应速率越来越小,逆反应速率逐渐变大,直到平衡,v正=v逆。答案:(1) molL-1 molL-10v正v逆(2)减
15、小减小增大减小增大(3)相等保持不变11.(15分)(2020兰州高一检测)在一体积为10 L的容器中,通入一定量的CO和H2O,850 时发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。(1)CO和H2O浓度变化如图,则04 min的平均反应速率v(CO)=_ molL-1min-1。(2)如图中45 min该反应_(填“是”或“否”)处于平衡状态,判断理由是_。【解析】(1)v(CO)=0.03 molL-1min-1。(2)平衡时,反应物或生成物的浓度不再发生改变。答案:(1)0.03(2)是c(CO)和c(H2O)不发生变化(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小
16、题5分,共10分)12.(2020石嘴山高一检测)已知:转化率=某一反应物转化的量该反应物的初始量100%。在一密闭容器中加入A、B、C三种气体,保持温度一定,在t1t4时刻测得各物质的浓度如下表。据此判断下列结论不正确的是()测定时刻/st1t2t3t4c(A)/molL-16322c(B)/molL-153.533c(C)/molL-112.533A.在t4时刻,该反应处于化学平衡状态B.t3时,A的转化率比B的转化率高C.t1至t2时刻,该反应的速率为3 molL-1s-1D.该反应的化学方程式是2A(g)+B(g)C(g)【解析】选C。由表中数据可知,在t3时刻开始,该反应中各组分的浓
17、度保持不变,处于化学平衡状态,A正确; t3时,A的转化率(100%66.7%)比B的转化率(100%=40%)高,B正确;化学反应速率必须指明以哪种反应物来表示,C不正确;达平衡时A、B、C的物质的量浓度改变的量之比为422=211,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,故该反应的化学方程式是2A(g)+B(g)C(g),D正确。 13.(双选)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,下列表述正确的是()A.反应的化学方程式为2MNB.t2时,正、逆反应速率相等,达到平衡C.t3时,正反应速率等于逆反应速率D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍【解析】选C、
18、D。从曲线变化的趋势看,n(N)逐渐减小,n(M)逐渐增加。当t=0时,n(M)、n(N)均不为0,分别为2 mol、8 mol;t1时N由8 mol减至6 mol,减少2 mol,M增加1 mol,说明M、N之间的反应可表示为2NM;t1时M为3 mol,N为6 mol,即N的浓度为M的2倍;t2时M、N两物质的物质的量相等,均为4 mol,并非正、逆反应速率相等;t3时,M、N的物质的量不随时间改变,是化学平衡的特征,说明正、逆反应速率相等。二、非选择题(本题包括1小题,共20分)14.(2020连云港高一检测).一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲
19、线如图所示。(1)从反应开始到10 s时,用Z表示的反应速率为_。(2)该反应的化学方程式为_。.在恒温恒容的密闭容器中,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反应速率之比等于化学计量数之比。(3)一定能证明2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是_(填序号,下同)。(4)一定能证明I2(g)+H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是_。【解析】.(1)从反应开始到10 s时,Z的物质的量增加了1.58 mol,则用Z表示的反应速率为=0.079 molL-1s-1。(2)根
20、据图象可知X和Y的物质的量减小,是反应物,平衡时变化量分别是1.20 mol-0.41 mol=0.79 mol、1.00 mol-0.21 mol=0.79 mol;Z的物质的量增加了1.58 mol,Z是生成物。根据物质的量的变化量之比等于相应的化学计量数之比,可知该反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g)。.混合气体的密度是混合气体的总质量与容器容积的比值,混合气体的平均相对分子质量是混合气体的总质量与总物质的量的比值,混合气体颜色的深浅与有色气体的浓度有关系。在任何时刻各反应物或生成物的反应速率之比等于化学计量数之比,则(3)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是反应前后气体体积减小的可逆反应,因此混合气体的压强、混合气体的总物质的量和混合气体的平均相对分子质量不变均可以说明反应达到平衡状态。(4)反应I2(g)+H2(g)2HI(g)是反应前后气体体积不变的可逆反应,由于碘蒸气是有色气体,则混合气体的颜色不变可以说明反应达到平衡状态。答案:.(1)0.079 molL-1s-1(2)X(g)+Y(g)2Z(g).(3)(4)
