化学平衡状态的判断
高考频度:★★★★☆难易程度:★★☆☆☆
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在一定温度下,将2 mol NO2气体通入恒容密闭容器中,发生如下反应:2NO2(g)N2O4(g)。下列不能说明反应达到平衡的是
A.N2O4浓度不再改变
B.NO2的分解速率等于N2O4的生成速率
C.混合气体的颜色不变
D.混合气体中NO2百分含量不变
【参考答案】B
【试题解析】N2O4浓度不再改变,反应达到平衡状态,A说法正确;NO2的分解速率和N2O4的生成速率均为正反应速率,不能作为平衡标志,B说法错误;混合气体的颜色不变,NO2的浓度不再发生变化,反应达到平衡状态,C说法正确;混合气体中NO2百分含量不变,反应达到平衡状态,D说法正确。
解题必备
1.判断依据(满足其一即可)
(1)正反应速率与逆反应速率相等,v正=v逆。
①对同一物质,该物质的生成速率等于它的消耗速率;
②对不同物质,速率之比等于方程式中的化学计量数之比,但必须是不同方向的速率。
(2)反应混合物中各组分的百分含量保持不变。
2.判断方法
(1)对于纯气体反应,如m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g):
①若m+n≠p+q,恒温恒容下气体的总物质的量不变、总压强不变、平均相对分子质量
不变和恒温恒压下气体的密度不变都可以说明反应达到了平衡状态;
②若m+n=p+q,不管是否达到平衡状态,气体总体积、总压强、总物质的量始终保持
不变,从而平均摩尔质量(相对分子质量)、气体密度总保持不变(r=m/n,ρ=m/V),因此这五项都不能作为判断反应是否达到平衡的依据。
(2)对于有固体或液体物质参与的反应,如a A(s)+b B(g)c C(g)+d D(g):
①气体质量不变?达到平衡;
②若b≠c+d,则n气、气、p总、ρ不变均说明已达到平衡;
③若b=c+d,则n气、p总不变不能判断是否达到平衡状态,气、ρ不变能说明已达到平衡。
(3)对于有色物质参加的反应,体系的颜色保持不变,说明已达到平衡状态。
(4)对于绝热反应,体系温度保持不变,说明已达到平衡状态。
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1.在一定条件下,使SO2和O2在一密闭容器中进行反应,下列说法中不正确的是
A.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后为零
B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后不变
C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后不变
D.反应开始时,正反应速率最大,逆反应速率为零
2.在一定温度下,反应2NO2N2O4在固定体积的容器中达平衡的标志是A.单位时间内反应物减少的分子数等于生成物增加的分子数
B.数值上v(NO2生成)=2v(N2O4消耗)
C.混合气体的颜色不随时间的变化而变化
D.密度不随时间的变化而变化
3.在恒温恒容条件下,反应H 2(g)+I2(g)2HI(g)达到平衡的标志是
A.v(H2)=v(HI)
B.容器内总压强不随时间变化而变化
C.容器内混合气体的密度不随时间变化而变化
D.单位时间生成n mol H2,同时生成2n mol HI
4.在三种不同条件下,分别向容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol A和 1 mol B,发生反应如下:2A (g) +B(g)2D(g)ΔH=?Q kJ·mol-1,相关条件和数据见下表。
实验Ⅰ实验Ⅱ实验Ⅲ反应温度/ ℃800 800 850
达平衡时间/min 40 10 30
c(D)平衡/mol·L-10.5 0.5 0.15
反应的能量变化/kJ Q1Q2Q3下列说法中正确的是
A.可用压强或密度是否发生变化判断上述反应是否达平衡状态
B.实验Ⅱ可能隐含的条件是使用催化剂,实验Ⅲ达平衡时v(D)为0.05 mol·L-1·min-1
C.由表中信息可知Q>0,并且有Q3<Q1=Q2=Q
D.实验Ⅰ达平衡后,恒温下再向容器中通入2 mol A和1 mol B,新平衡时c(D)大于1.0 mol·L-1
答案
1.【答案】A
【解析】根据化学平衡的建立过程可知:反应从正反应方向开始,v正最大,v逆=0,最后达平衡时,v正=v逆≠0。
2.【答案】C
3.【答案】D
【解析】反应是否达到平衡状态的关键在于是否存在v正=v逆。A项,在任意时刻,H2、HI的反应速率之比都等于1∶2,错误;B项,因该反应是反应前后气体体积不变的反应,故容器内总压强不随反应的进行而
变化,错误;C项,因反应物和生成物都是气体,容器内物质的质量不变,容器容积不变,故气体密度不变,错误。
4.【答案】D
【解析】反应在恒容条件下进行,因此本反应不能用密度的变化判断是否达平衡状态,A错误。对比实验Ⅰ和Ⅱ可知实验Ⅱ使用了催化剂,实验Ⅲ中根据速率的定义可求得v(D)为0.005 mol·L-1·min-1,B错误。对比实验Ⅰ和Ⅲ可知Q>0,但根据热化学方程式中反应热的含义可
得Q3<Q1=Q2<Q,C错误。由表中数据知实验Ⅰ达平衡时c(D)=0.5 mol·L-1,再通入2 mol A 和1 mol B,相当于将两个完全相同的平衡体系压缩为2 L容积的体系,平衡右移,c(D)大于1.0 mol·L-1,正确。