2020年春高中化学人教选修4习题 第2章 第3节 第1课时 化学平衡状态 Word版含答案
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第1课时化学平衡状态课后篇巩固提升基础巩固1 •下列各组两个反应互为可逆反应的是 ( )① 2H 2+O 2 2H 2O 与 2H 2O 2H 2 I+O 2T② H 2SO 4(浓)+2HBr^2H 2O+B 「2+SO 2宵 B 「2+SO 2+2H 2O^2HBr+H 2SO 4③ 2NO 2 N 2O 4 与 204 — 2NO 2④ 2SO 2+O 2 2SO 3与 2SO 3 2SO 2+O 2A. ①②B.②③C.③④D.②④可逆反应必须是在同一条件下同时向两个方向进行的反应。
C 2. (2018浙江考试,14)反应N 2(g )+3H 2(g ) ~~2NH 3(g ) A H<0,若在恒压绝热容器中发生,下列选项表明 反应一定已达平衡状态的是 ( ) A. 容器内的温度不再变化 B. 容器内的压强不再变化 C. 相同时间内,断开H — H 键的数目和生成 N — H 键的数目相等D. 容器内气体的浓度 C (N 2): C (H 2): c (NH 3)=1 : 3: 2解析|A 选项,温度不再变化,说明正反应放出的热量等于逆反应吸收的热量 ,即正、逆反应速率相等 可以表明反应达到平衡状态,所以正确;B 选项,该容器为恒压容器,因此不论是否达到平衡状态,压强 均不发生变化,所以错误;C 选项,断开H — H 键和生成N — H 键,均表示的是正反应,因此不能表明反应 达到平衡状态,所以错误;D 选项,容器内气体的浓度 C (N 2) : C (H 2) : C (NH 3)=1 : 反应达到平衡状态 答案A3. 对于某一可逆反应在不同条件下的平衡状态中 OA 军析|四个选项中,只有选项A 在任意时刻都有 v (正)=v (逆),即反应处于平衡状态。
案A4. 在密闭容器中进行反应:X 2(g )+3Y 2(g )・一2Z (g ),X 2、丫2、Z 的起始浓度分别为 0.2 mol L -1、0.6 mol L -1、0.4 mol L -1,当平衡时,下列数据肯定不正确的是 ( )A. X 2 为 0.4 mol L -1,Y 2 为 1.2 mol L -1B. Y 2 为 1.0 mol L -1、r -1 -1C. X 2 为 0.3 mol L ,Z 为 0.2 mol L - 1p.z 为 0.6 mol L : 答案|A5. —定温度下,对可逆反应A (g )+2B(g )A. C 生成的速率与C 分解的速率相等B. 单位时间内消耗 a mol A,同时生成3a mol CC. 容器内的压强不再变化p.混合气体的物质的量不再变化 解析 单位时间内消耗a mol A,同时生成3a mol C,同为正反应方向,不能说明反应达到平衡状态 反应答案A @所以错误。
第三节 化学平衡 第1课时 化学平衡状态[目标要求] 1.知道什么是可逆反应。
2.知道化学平衡状态的概念和特征。
3.会判断一个可逆反应是否处于化学平衡状态。
一、可逆反应 1.概念在一定条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应。
如:N 2+3H22NH 3。
2.特点(1)同一条件下,正反应和逆反应同时发生、同时存在。
(2)反应不能进行到底,反应物不能实现完全转化。
(3)反应体系中,与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系。
(4)反应达到限度时,反应仍在进行,没有停止。
二、化学平衡状态 1.含义在一定条件下,当正、逆两个方向的反应速率相等时,反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度可以保持恒定。
2.特征①逆:可逆反应 ②等:v 正=v 逆 ③定:物质恒定 ④动:动态平衡,反应没停止 ⑤变:条件变,平衡移动 三、化学平衡状态的判断 1.看v (正)与v (逆)是否相等。
2.看体系中的各物质是否保持恒定。
知识点一 可逆反应高温、高压 催化剂1.在密闭容器中进行如下反应:X2(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.2 mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是()A.Z为0.3 mol·L-1B.X2为0.2 mol·L-1C.Y2为0.4 mol·L-1D.c(X2)+c(Y2)+c(Z)=0.55 mol·L-1答案 A解析可逆反应中,反应体系中各物质一定共存,如果B、C选项中的数据存在,则Z 的浓度为0,这是不可能的,A选项符合题意;又因为该反应是总体积不变的反应,达到平衡时,不论X2、Y2、Z怎么变化,总物质的量不会改变,总浓度也不会改变,即:c(X2)+c(Y2)+c(Z)=0.6 mol·L-1。
《化学平衡》例题分析第一课时1.合成氨工业为人类解决粮食问题做出了巨大贡献。
一定条件下,在密闭容器中进行合成氨反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),当正、逆反应速率相等且不等于零时,下列说法不正确的是()A.N2、H2完全转化为NH3B.N2、H2、NH3在容器中共存C.反应已达到化学平衡状态D.N2、H2、NH3的浓度不再改变【答案】A【解析】反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),当正、逆反应速率相等且不等于零时,达到化学平衡状态。
可逆反应中,反应物不能完全转化为氨气,故A错误;N2、H2、NH3在容器中共存,故B正确;正、逆反应速率相等且不等于零时的状态是化学平衡状态,故C正确;化学平衡状态时,各组分的浓度不随时间的变化而变化,故D正确。
2.CO和H2在一定条件下可以合成甲醇:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH,下列叙述中能说明上述反应在一定条件下一定达到最大限度的是()A.CO全部转化为乙醇B.正反应和逆反应的化学反应速率均为零C.CO和H2以1︰2的物质的量之比反应生成甲醇D.反应体系中甲醇的物质的量浓度不再变化【答案】D【解析】可逆反应不可能完全转化,故A错误;正逆反应速率相等,都大于0,是动态平衡,故B错误;只要反应发生,CO和H2就以1︰2的物质的量之比反应生成甲醇,故C 错误;反应体系中甲醇的物质的量浓度不再变化,说明正逆反应速率相等,故D正确。
3.在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应A(s)+2B(g)⇌C(g)+D(g),当下列物理量不再变化时,能够表明该反应已达平衡状态的是()A.混合气体的压强B.混合气体的平均相对分子质量C.A的物质的量浓度D.气体的总物质的量【答案】B【解析】本题考查化学平衡状态的判断,意在考查考生的分析、推理能力。
因反应前后气体分子数不变,故无论反应是否平衡,混合气体的压强和气体的总物质的量都不改变;A 为固态,其物质的量浓度为常数;若反应正向移动,混合气体的质量增加,则混合气体的平均相对分子质量变大,反之变小,故混合气体的平均相对分子质量不变时说明反应达到平衡状态。
高考化学第三节化学平衡第1课时化学平衡状态1.了解化学反应的可逆性,了解可逆反应的概念、特点。
2.了解化学平衡的建立过程。
3.理解化学平衡的特征。
(重点)可逆反应[基础·初探]教材整理1.可逆反应2.不可逆反应有些反应的逆反应进行程度太小因而可忽略,把这类反应称作不可逆反应,用“===”号表示。
例如:Ba2++SO2-4===BaSO4↓。
[探究·升华][思考探究](1)可逆反应是指同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应。
【提示】 正确(2)Cl 2与水的反应是不可逆反应还是可逆反应。
【提示】 可逆反应(3)NH 3和HCl 生成NH 4Cl 与NH 4Cl 分解生成NH 3和HCl 互为可逆反应。
【提示】 错误(4)可逆反应中反应物的转化率能达到100%。
【提示】 错误[认知升华]极端假设法确定各物质浓度的范围在密闭容器中进行反应X 2(g)+Y 2(g)2Z(g),已知X 2、Y 2、Z 的起始浓度分别为0.1 mol·L -1、0.3 mol·L -1、0.2 mol·L -1,在一定条件下,反应达到平衡。
可根据极端假设法判断,假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底:X 2(g)+Y 2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L -1) 0.1 0.3 0.2改变浓度/(mol·L -1) 0.1 0.1 0.2终态浓度/(mol·L -1) 0 0.2 0.4假设反应逆向进行到底:X 2(g)+Y 2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L -1) 0.1 0.3 0.2改变浓度/(mol·L -1) 0.1 0.1 0.2终态浓度/(mol·L -1) 0.2 0.4 0平衡体系中各物质的浓度范围为X 2∈(0,0.2),Y 2∈(0.2,0.4),Z ∈(0,0.4)。
第3节化学平衡第1课时可逆反应化学平衡状态基础过关1.下列对可逆反应的认识正确的是( C )A.SO2+Br2+2H2O H2SO4+2HBr与2HBr+H2SO4(浓)Br2+SO2↑+2H2O互为可逆反应B.既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应C.在同一条件下,同时向正、逆两个方向进行的反应叫可逆反应D.电解水生成氢气和氧气与氢气和氧气点燃生成水的反应是可逆反应解析:正确理解可逆反应定义中的“同一条件下”“同时”“正、逆两个方向”等关键字眼。
2. 合成氨工业为人类解决粮食问题作出了巨大贡献。
一定条件下,在密闭容器中进行合成氨反应:N 2(g)+3H2(g)2NH3(g),当正、逆反应速率相等且不等于零时,下列说法不正确的是( A )A.N2、H2完全转化为NH3B.N2、H2、NH3在容器中共存C.反应已达到化学平衡状态D.N2、H2、NH3的浓度不再改变解析:反应N 2(g)+3H2(g)2NH3(g),当正、逆反应速率相等且不等于零时,达化学平衡状态。
可逆反应中,反应物不能完全转化为生成物,A不正确;N2、H2、NH3在容器中共存,B正确;正、逆反应速率相等且不等于零时的状态是化学平衡状态,C正确;化学平衡状态时,各组分的浓度不随时间的变化而变化,D正确。
3.一定条件下,可逆反应2A B+3C,在下列四种状态中,处于平衡状态的是( D )正反应速率逆反应速率A v A=2 mol·L-1·min-1v B=2 mol·L-1·min-1B v A=2 mol·L-1·min-1v C=2 mol·L-1·min-1C v A=1 mol·L-1·min-1v B=2 mol·L-1·min-1D v A=1 mol·L-1·min-1v C=1.5 mol·L-1·min-1解析:将四种状态的正、逆反应速率除以相应物质的化学计量数,若两者相等,则说明达到了平衡状态。
第二章第三节第1课时一、选择题1.下列有关可逆反应的说法不正确的是()A.可逆反应是指在同一条件下能同时向正逆两个方向进行的反应B.2HI△H2+I2是可逆反应C.CaCO3△CaO+CO2↑是可逆反应D.存在平衡的不一定是化学反应解析:存在平衡的不一定是化学反应,如溶解平衡,D正确;CaCO3分解与CaO与CO2反应的条件不同,二者不互为可逆反应。
答案:C2.把HI气体充入密闭容器中,在一定条件下发生反应2HI(g)H2(g)+I2(g),在反应趋向平衡状态的过程中,下列说法正确的是()A.HI的生成速率等于其分解速率B.HI的生成速率小于其分解速率C.HI的生成速率大于其分解速率D.无法判断HI的生成速率和分解速率的相对大小解析:HI充入密闭容器中,反应开始瞬间,浓度最大,正反应速率最大,随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,对于逆反应,开始的瞬间,逆反应速率为零,随着反应的进行,逐渐增大,最后两者相等,建立平衡,趋向于平衡的过程中,正反应速率大于逆反应速率,即HI的生成速率小于其分解速率。
答案:B点评:对于一个由正反应开始的反应体系,随着反应的进行,反应物不断减少,生成物不断增多,v正越来越小,v逆越来越大,但始终v正>v逆,反应进行到某一时刻,v正=v逆,这时就达到了化学平衡。
3.(2015·浙江杭州中学月考)可逆反应N2+3H22NH2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)解析: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。
达到平衡时: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。
答案:C4.在一定温度下的定容密闭容器中,当下列物理量不再改变时,表明反应:A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已达平衡的是()A.混合气体的压强B.混合气体的密度C.B物质的相对分子质量D.气体的总物质的量解析:反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g)前后气体分子数目相等,反应过程中气体的总物质的量、压强始终不变;B的相对分子质量是一定值,与平衡无关,故A、C、D项均不能说明反应达到平衡状态。
反应达到平衡的过程中,气体质量是一变量,由ρ=m/V可判断,混合气体的密度也是一变量,因此混合气体的密度不再改变,表明反应已达平衡。
答案:B点评:能否说明已达化学平衡状态,主要看这种状态是任何时候都具有的还是只有在化学平衡状态时才具有的。
只有化学平衡状态时才具有的特点才能用来作为达到化学平衡状态的标志。
5.一定温度下,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∶3C.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,密度不变。
答案:A6.在一个密闭容器中发生反应: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-1B.SO2为0.25 mol·L-1C.SO2、SO3均为0.15 mol·L-1D.SO3为0.4 mol·L-1解析:A项数据表明,题中0.2 mol·L-1的SO3完全转化成了SO2和O2,即平衡时,c(SO3)=0,这是不可能的;B项可能;C项数据表明SO2、SO3的浓度都在原浓度基础上减少了0.05 mol·L-1,这也是不可能的;D项数据表明SO2完全转化成了SO3,即平衡时,c(SO2)=0,c(O2)=0,这也是不可能的。
解答可逆反应的问题时要特别注意,即反应物不可能完全转化为产物,产物也不可能完全转化为反应物。
另外还要注意量的变化,元素原子不可能凭空增加或减少,总之,要注意“可逆”和“守恒”。
答案:B7.(2015·湖北五校联考)某体积可变的密闭容器,盛有适量的A和B的混合气体,在一定条件下发生反应:A+3B2C。
若维持温度和压强不变,当达到平衡时容器的体积为V L,其中C气体的体积占10%。
下列推断正确的是()①原混合气体的体积为1.2V L②原混合气体的体积为1.1V L③反应达到平衡时气体A消耗掉0.05V L④反应达到平衡时气体B消耗掉0.05V LA.②③B.②④C.①③D.①④解析:设起始A和B的体积分别为a L、b L,A+3B2C起始的体积(L) a b0转化的体积(L) 0.05V0.15V10%V平衡时体积(L) a-0.05V b-0.15V10%Va-0.05V+b-0.15V+10%V=V,a+b=1.1V。
答案:A8.298K时,合成氨反应的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ/mol,在该温度下,取1 mol N2和3 mol H2放在密闭容器内反应。
下列说法正确的是()A.在有催化剂存在的条件下,反应放出的热量为92.4 kJB.有无催化剂该反应放出的热量都为92.4 kJC.反应放出的热量始终小于92.4 kJD.若再充入1 mol H2,到达平衡时放出的热量应为92.4 kJ解析:该反应为可逆反应,正向不可能进行到底,所以1 mol N2和3 mol H2反应放出的热量始终小于92.4 kJ,C正确。
答案:C9.(2015·经典习题选萃)恒温下,将1.6 mol N2与2.4 mol H2的混合气体通入一个固定容积为4 L的密闭容器中,发生如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),10 min后反应达平衡时,NH3的体积分数为25%,下列有关说法正确的是()A.达到平衡时,N2和H2的转化率之比为1∶1B.达到平衡时,混合气体的密度为12.4 g·L-1C.10 min内v(H2)=0.35 mol·(L·min)-1D.平衡混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=1∶3∶2解析:设参加反应的N2的物质的量为x,N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g)n (始)/mol 1.6 2.4 0 n (变)/mol x 3x 2x n (平)/mol 1.6-x 2.4-3x 2x 由2x 4-2x×100%=25%,解得x =0.4 mol 。
A 项,平衡转化率之比为0.41.6∶1.22.4=1∶2,错误。
B 项,反应过程中,容器内混合气体密度一直不变,故ρ=m V =1.6×28+2.4×24=12.4 g·L-1,正确。
C 项,v (H 2)=0.03 mol·(L·min)-1,错误。
D 项,平衡时n (N 2)∶n (H 2)∶n (NH 3)=3∶3∶2,错误。
答案:B10.向绝热恒容密闭容器中通入SO 2和NO 2,一定条件下使反应SO 2(g)+NO 2(g)SO 3(g)+NO(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的示意图如图所示。
由图可得出的正确结论是( )A .反应在c 点达到平衡状态B .反应物浓度:a 点小于b 点C .反应物的总能量低于生成物的总能量D .Δt 1=Δt 2时,SO 2的转化率:a ~b 段小于b ~c 段解析:A 项反应达到平衡时v (正)=v (逆),c 点v (正)最大,但未达到平衡;B 项随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,故a 点反应物的浓度大于b 点的;C 项反应初始阶段,随着反应的不断进行,反应速率逐渐加快,说明该反应为放热反应,即反应物的总能量大于生成物的总能量;D 项随着反应的进行,SO 2的转化率逐渐增大,故b ~c 段SO 2的转化率大于a ~b 段。
答案:D11.在一定条件下,容器内某一反应发生时M 、N 的物质的量随反应时间变化的曲线如右图所示,下列表述中正确的是 ( )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,正反应速率大于逆反应速率D.t1时,N的浓度是M的浓度的2倍解析:由图像知,0~t2时间内N的浓度的变化量是M的浓度的变化量的2倍,可得反应的方程式为2N M;t2时刻体系并未达到平衡,故正反应速率与逆反应速率不相等;t3时刻反应已达到平衡,此时v(正)=v(逆),因此选项A、B、C的说法都是错误的。
答案:D12.在容积可变的密闭容器中,2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氮气的体积分数接近于()A.5%B.10%C.15%D.20%解析:N2+3H22NH3起始物质的量/mol 2 8 0转化物质的量/mol 2/3 2 4/3平衡物质的量/mol 4/3 6 4/3平衡时氮气的体积分数为4/34/3+6+4/3×100%=15%。
答案:C二、非选择题13.某研究性小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度,在一定条件下会达到“平衡状态”。
取5 mL 0.1 mol/L KI溶液于试管中,滴加0.1 mol/L FeCl3溶液2 mL,发生如下反应:2Fe3++2I-===2Fe2++I2。
为证明该反应具有可逆性且具有限度,他们设计了如下实验:①取少量反应液,滴加AgNO3溶液,发现有少量黄色沉淀(AgI),证明反应物没有反应完全;②再取少量反应液,加入少量CCl4振荡,发现CCl4层显浅紫色,证明萃取到I2,即有I2生成。
综合①②的结论,他们得出该反应具有一定的可逆性,在一定条件下会达到反应限度。
(1)老师指出他们上述实验中①不合理,你认为是________________________;改进的方法是________________________。
(2)有人认为步骤②适合检验生成I2较多的情况,还有一种简便方法可以灵敏地检验是否生成了I2,这种方法是________________________。