课时精练06 可逆反应 化学平衡状态-2022-2023学年高二化学精讲精练（人教选择性必修1）（解析版）

课时精练06可逆反应化学平衡状态1．下列反应属于可逆反应的是(　　)A．盐酸与NaOH溶液的中和反应B．CuSO4吸水形成晶体蓝矾的反应与蓝矾受热失去水分生成CuSO4的反应C．Cl2溶于水D．Na2O溶于水【答案】C【解析】同一条件下，Cl2与水反应生成HCl和HClO，同时HCl和HClO反应生成Cl2与水，属于可逆反应。2．对该可逆反应：2HI(g)H2(g)+I2(g)，在一定温度下，下列状态可表明该反应达到平衡状态的是(　　)　A．HI的消耗速率是H2的生成速率的两倍　B．若单位时间内生成nmolH2的同时，消耗2nmolHI　C．在某个时刻，体系中HI、H2、I2的浓度相等　D．反应容器内的各物质的浓度不随时间的变化而变化【答案】D【解析】A、B两项中，体现的都是同一个反应方向，物质的反应速率之比等于其化学计量数之比，所以两项均错；体系中HI、H2、I2的浓度相等，表明三者的物质的量相等，是否达到平衡，还应根据起始时刻各物质的初始量，C项也错；当各物质的浓度不随时间的变化而变化，表明对同种物质而言，正、逆反应速率相等，已达到平衡状态。3．在已经处于化学平衡的体系中，如果下列物理量发生变化，其中一定能表明平衡移动的是(　)A．反应混合物的浓度B．反应物的转化率C．正、逆反应速率D．反应混合物的压强【答案】B【解析】反应物的转化率改变是化学平衡发生移动的显性标志，而浓度、反应速率、压强的改变不一定能引起平衡移动，如在一个△n＝0的气相反应中增大压强，虽然其浓度、压强和速率都随之增大，可平衡不会发生移动。4．下列各项关系中能说明反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)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)【答案】C【解析】若v正与v逆之比等于其对应物质的化学计量数之比，则该反应达到平衡状态。5．在密闭恒容容器中，判断反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)达到平衡的依据是(　　)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．单位时间内生成C和D的物质的量相等【答案】C【解析】A项，该反应前后气体总体积相等，压强始终不变，根据压强不变不能判断反应是否达到平衡；B项，气体总质量和体积不变，混合气体密度恒定，不能判断反应是否达到平衡；C项，各组分浓度保持不变时，达到平衡状态；D项，生成C和D的物质的量始终相等，无法判断反应是否达到平衡状态。6．在地壳内，SiO2和HF存在以下平衡：SiO2(s)+4HF(g)SiF4(g)+2H2O(g)　ΔH=+148．9kJ·mol-1。如果上述反应在密闭容器中发生，当反应达到平衡状态时，下列说法正确的是(　　)A．2v正(HF)=v逆(H2O)B．v(H2O)=v(SiF4)C．SiO2的质量保持不变D．反应物不再转化为生成物【答案】C【解析】当v正(HF)=2v逆(H2O)时，反应达到平衡状态，A项错误；没有说明方向，且不符合化学计量数之比，B项错误；当SiO2质量保持不变时，即各组分浓度均保持不变，反应达到平衡状态，C项正确；达到平衡状态时反应物转化为生成物速率与生成物转化为反应物速率相等，D项错误。7．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的真空密闭容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)下列不能判断该分解反应已经达到平衡状态的是(　　)A．v正(NH3)=2v逆(CO2)B．密闭容器中总压强不变C．密闭容器中氨气的体积分数不变D．密闭容器中混合气体的密度不变【答案】C【解析】该反应为反应前后气体体积不等的可逆反应，当密闭容器中总压强不变时，可以说明该反应已达到平衡状态；反应物不是气体，在密闭容器中只有生成物氨气和二氧化碳是气体，且是按比例生成的，因此它们的体积分数在任何时候都是不变的，所以氨气的体积分数不变不能说明反应达到平衡状态；在恒容密闭容器中，若此反应未达到平衡，则混合气体的密度发生改变，当混合气体的密度不变时，反应达到平衡状态。8．可逆反应X2+3Y22Z在反应过程中的反应速率(v)与时间(t )的关系曲线如图所示，下列叙述正确的是(　　)A．t1时，只有正反应在进行B．0~t1时段，c(Z)在减小C．t2~t3时段，反应不再进行D．t2~t3时段，各物质的浓度不再发生变化【答案】D【解析】根据v-t图像，对于该可逆反应，t1时刻正、逆反应都在进行，0~t1时段v正>v逆，c(Z)在增大；t2时刻v正=v逆，说明反应达到化学平衡状态；t2~t3时段，反应仍在进行，但由于v正=v逆，所以各物质的浓度不再发生变化。9．与外界隔热、容积不变的密闭容器中，发生反应2X(g)+Y(g)3Z(g)+M(s)　ΔH=-akJ·mol-1，下列说法不正确的是(　　)A．容器的温度不再升高，表明反应达到平衡状态B．容器压强不变，表明反应达到平衡状态C．达到化学平衡时，反应放出的总热量可能为akJD．反应过程中，气体的密度始终保持不变【答案】D【解析】因为此容器是隔热容器，且此反应是放热反应，随着反应进行，温度升高，压强增大，因此当温度、压强不再改变时，说明反应达到平衡；当生成3molZ(g)和1molM(s)时，放出的热量为akJ·mol-1；因为M为固体，反应正向进行时，气体质量减少，容器为恒容状态，密度减小。10．可逆反应：2SO2＋O22SO3，正反应速率用、、表示，逆反应速率用、、，反应达平衡时，正确关系是()A．B．==C．D．【答案】C【解析】同一可逆反应在同一时间内用不同物质表示的反应速率，可能相同，也可能不同，但表达的意思相同，且反应速率等于方程式前面的系数比。可逆反应达平衡后，V正=V逆 。即在同一瞬间，某一成分的生成速率等于其消耗速率；对不同的物质可以采用“异方向、量相当”来判断，即可将某物质的逆反应速率与正反应速率看成相等，比较不同物质的反应速率之比是否与方程式前面的系数成正比，即可判断。A中均为正反应速率，B中均为逆反应速率，C、D中分别为正反应速率和逆反应速率，且C中反应速率之比应等于方程式前面的系数比，但本题中D表示的反应速率之比不等于方程式前的系数比，所以不符合题意。故D不正确。11．一定温度下的定容密闭容器中发生反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)，能说明该反应达到平衡状态的是(　　)A．v(B)∶v(C)∶v(D)＝2∶1∶1B．Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝1∶2∶1∶1C．混合气体的平均相对分子质量不再改变D．混合气体总物质的量不再改变【答案】C【解析】在反应的任意状态总有v(B)∶v(C)∶v(D)＝2∶1∶1，故用不同物质的化学反应速率判断平衡时，不能只注意化学反应速率之比等于化学计量数之比，还要考虑化学反应速率的方向，故A、B项错误；本题易忽略固体A的质量，仅考虑到公式＝中气体的n总不变就认为始终不变，实际上气体的m总在变化，当m总不变时反应达到平衡，故C项正确，D项错误。12．一定条件下，在体积为1L的密闭容器中，1molX和1molY进行反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)，下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是(　　)A．X的百分含量不再发生变化B．c(X)∶c(Y)∶c(Z)＝2∶1∶1C．容器内原子总数不再发生变化D．同一时间内消耗2nmolX的同时生成nmolZ【答案】A【解析】反应过程中原子个数守恒，所以C不合题意；消耗2nmolX与生成nmolZ是同一反应方向，也不能说明反应已达平衡；浓度之比为2∶1∶1，不能说明浓度保持不变。13．在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应mA(气)＋nB(气)pC(气)＋qD(气)当m、n、p、q为任意整数时，不能作为达到平衡的标志是(　　)A．体系的压强不再改变B．体系的温度不再改变C．各组分的浓度不再改变D．各组分的质量分数不再改变【答案】A【解析】平衡状态的直接标志是各组分的浓度不再改变，则各组分的质量分数不再改变，C、D正确；间接标志是体系的温度不再改变，故B正确。但因m＋n与p＋q的相对大小不确定，故A无法确定。若m＋n＝p＋q，则压强始终不变化，则A不能作为达到平衡的标志，因此选A。14．在一定温度下，固定的容积中，对反应A(s)+2B(g)3C(g)，不能说明该反应已达到平衡的是()A．C生成的速率与C分解的速率相等B．单位时间内消耗amolA，同时生成3amolCC．容器内的压强不再变化D．混合气体的密度不再变化 【答案】B【解析】A项，C生成的速率与C分解的速率相等说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡，故A不符合题意；B项，单位时间内消耗amolA和生成3amolC都代表正反应速率，不能说明正、逆反应速率相等，无法判断反应是否已达到平衡，故B符合题意；C项，该反应是一个气体体积增大的反应，反应中气体压强增大，则容器内的压强不再变化说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡，故C不符合题意；D项，该反应是一个气体质量增大的反应，固定的容积中，混合气体的密度增大，则混合气体的密度不再变化说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡，故D不符合题意；故选B。15．在一定温度下，在恒定容积的密闭容器中进行的可逆反应A2(g)+B2(g)2AB(g)达到化学平衡的标志是()A．容器内的总压强不随时间而变化B．反应速率v(A2)=v(B2)=v(AB)C．单位时间内有nmolA2生成的同时就有2nmolAB生成D．容器内混合气体的密度不随时间而变化【答案】C【解析】A项，该反应反应前后气体的化学计量数之和相等，因此压强不是变量，根据分析，压强不变不能判断是否达到平衡状态，A不符合题意；B项，化学反应中，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，因此v(A2)：v(B2)：v(AB)=1：1：2，v(A2)=v(B2)=v(AB)，与反应是否平衡无关，B不符合题意；C项，单位时间内生成nmolA2同时生成2nmolAB，说明v正=v逆，可以判定反应达到平衡状态，C符合题意；D项，反应前后质量守恒，因此m不变，容积恒定，因此V不变，根据ρ=，ρ为定值，不能判定反应是否平衡，D不符合题意；故选C。　16．在一密闭容器中进行如下反应：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0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，当反应达平衡时，可能存在的数据是()A．SO2为0.4mol/L、O2为0.2mol/LB．SO2、SO3均为0.15mol/LC．SO3为0.25mol/LD．SO3为0.4mol/L【答案】C【解析】假设该反应完全转化，列三段式 则SO2的浓度范围为0<c(SO2)<0.4，O2的为0<c(SO2)<0.2，SO3的为0<c(SO3)<0.4。A项，SO2和O2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，若SO3完全反应，则SO2和O2的浓度浓度分别为0.4mol/L、0.2mol/L，三氧化硫不可能完全转化，故A错误；B．反应物、生产物的浓度不可能同时减小，只能一个减小，另一个增大，故B错误；C项，SO2为0.25mol/L，SO2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，若SO3完全反应，则SO2的浓度浓度为0.4mol/L，实际浓度为0.25mol/L小于0.4mol/L，故C正确；D项，SO3为0.4mol/L，SO3的浓度增大，说明该反应向正反应方向进行建立平衡，若二氧化硫和氧气完全反应，SO3的浓度的浓度为0.4mol/L，达到平衡的实际浓度应该小于0.4mol/L，故D错误；故选C。17．某可逆反应在某容积为5L的恒容密闭容器中进行，在0~3min各物质物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为气体)(1)该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)反应开始至2min时，B的平均反应速率为　　　　　　　　　　　。 (3)下列能说明该反应已达到平衡状态的是　　　　(填字母) A．v(A)=2v(B)B．容器内压强保持不变C．v逆(A)=v正(C)D．容器内混合气体密度保持不变(4)平衡时A的转化率为　　　　　　　　。 【答案】(1)2A(g)+B(g)2C(g)(2)0.1mol·L-1·min-1　(3)bc　(4)40%【解析】(1)结合图像可知，2min内消耗A、B的物质的量分别为2mol和1mol，生成C的物质的量为2mol，即A、B、C的物质的量变化之比为2∶1∶2，则该反应的化学方程式为2A(g)+B(g)2C(g)(3)没有指明反应的方向，不能判断反应已达到平衡状态，a项错误；反应前后气体总体积不等，当容器中压强保持不变时，反应达到平衡状态，b项正确；方程式中A、C化学计量数相等，当v逆(A)=v正(C)时，反应达到平衡状态，c项正确；容器容积恒定，气体质量恒定，则混合气体密度始终保持不变，不能由此判断反应是否达到平衡状态，d项错误。(4)起始时A为5mol，反应中消耗2molA，则平衡时A的转化率为25×100%=40%。 1．(2022•湖北省选择性考试)同位素示踪是研究反应机理的重要手段之一、已知醛与H2O在酸催化下存在如下平衡：RCHO+H2ORCH(OH)2。据此推测，对羟基苯甲醛与10倍量的D218O在少量酸催化下反应，达到平衡后，下列化合物中含量最高的是()A．B．C．D．【答案】D【解析】由已知信息知，苯环上的羟基不发生反应，醛基中的碳氧双键与D218O发生加成反应，在醛基碳原子上会连接两个羟基(分别为-OD，-18OD)，两个羟基连接在同一个碳原子上不稳定，会脱水，得到醛基，故的含量最高，故D正确；故选D。2．表示反应X(g)4Y(g)＋Z(g)，在某温度时X的浓度随时间变化的曲线。下列有关该反应的描述正确的是(　　)A．第6min后，反应停止B．当反应达到一定的反应限度时，X的物质的量减少了0.85molC．当达到平衡时，Z的浓度增加了0.85mol·L－1D．若降低温度，v(正)减小，v(逆)增大【答案】C【解析】由题图可知，第6min时，反应达到了一定的反应限度，但反应没有停止，而是始终在进行，A项错误；此时X的物质的量浓度减小了0.85mol·L－1，由于体积未知，无法确定X的物质的量的减少量，B项错误；由于X、Z的化学计量数均为1，故此时Z的浓度增加了0.85mol·L－1，C项正确；降低温度，v(正)、v(逆)均减小，D项错误。3．在两个恒容的密闭容器中分别进行下列两个可逆反应： 甲：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)乙：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)现有下列状态：①混合气体的平均相对分子质量不再改变；②恒温时，气体压强不再改变；③各气体组成浓度相等；④反应体系中温度保持不变；⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍；⑥混合气体的密度不变；⑦单位时间内，消耗水蒸气的质量与生成氢气的质量之比为9∶1。其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是(　　)A．①②⑤　　　B．③④⑥　　　C．⑥⑦　　　D．④⑤【答案】D【解析】甲容器中，碳为固体，该反应属于反应前后气体体积不相等的反应；乙容器中的反应属于反应前后气体体积不变的反应，气体平均相对分子质量、密度、压强都始终不变，①②⑥不符合；各组分浓度相等，不能判断反应是否达到平衡状态，③不符合；对于任何一个可逆反应，随着反应的进行，体系温度会发生变化，当温度不再改变时，说明反应达到平衡状态，④符合；断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍，说明断裂氢氧键的速率等于生成氢氧键的速率，达到平衡状态，⑤符合；消耗水蒸气与生成氢气是同一方向，不能据此判断反应是否达到平衡状态，⑦不符合。4．一定温度下，在2L的密闭容器中，M、N两种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：(1)反应的化学方程式为_____________________。(2)反应达到最大限度的时间是___min，该时间内的平均反应速率v(N)=____________，v(M)=____________。(3)反应达到平衡状态时，放出6QkJ的热量，当容器中充入1molN，反应放出的热量为____________。①等于QkJ②小于QkJ③大于QkJ④等于2QkJ(4)判断该反应达到平衡状态的依据是____________。①该条件下，正逆反应速率都为零②该条件下，混合气体的密度不再发生变化③该条件下，混合气体的压强不再发生变化 ④该条件下，单位时间内消耗2molN的同时，生成1molM(5)能加快反应速率的措施是_________________________________。①升高温度②容器体积不变，充入惰性气体Ar③容器压强不变，充入惰性气体Ar④使用催化剂【答案】(1)2NM(2)60.5mol/(L·min)0.25mol/(L·min)(3)②(4)③(5)①④【解析】(1)反应进行到6min时N减少了8mol-2mol=6mol，N为反应物，M增加了5mol-2mol=3mol，M为生成物，二者化学计量数之比为：6mol∶3mol=2∶1，因此反应的化学方程式为：2NM；(2)根据题图可知，反应进行到6min时各物质的物质的量不再发生变化，因此反应达到最大限度的时间是6min；该时间内的平均反应速率v(N)==0.5mol/(L·min)，v(M)=v(N)=0.25mol/(L·min)；(3)反应达到平衡时消耗6molN，放出6QkJ的热量，当容器中充入1molN，若N完全反应，则放出QkJ的热量，但该反应是可逆反应，反应不能进行到底，所以反应放出的热量小于QkJ，答案为②；(4)①达到平衡状态时，正、逆反应速率相等但不能为零，①不选；②密度是混合气体的质量和容器容积的比值，在反应过程中气体质量和容器的容积始终是不变的，因此该条件下混合气体的密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，②不选；③该反应为反应前后气体物质的量不相等的可逆反应，该条件下混合气体的压强不再发生变化能说明反应达到平衡状态，③选；④该条件下，单位时间内消耗2molN的同时，生成1molM，均表示正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，④不选；故答案为③；(5)①升高温度，反应速率加快，①符合题意；②容器容积不变，充入惰性气体Ar，参加反应的物质浓度不变，反应速率不变，②不符合题意；③容器压强不变，充入惰性气体Ar，容器容积增大，参加反应的物质浓度减小，反应速率减慢，③不符合题意；④使用催化剂，反应速率加快，④符合题意；故答案为①④。5．目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)(1)恒容容器中，对于以上反应，能加快反应速率的是____________。a．升高温度b．充入Hec．加入催化剂d．降低压强(2)在体积为2L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，测得CO2的物质的量随时间变化如表所示。t/min0251015n(CO2)/mol10.750.50.250.25①从反应开始到5min末，用H2浓度变化表示的平均反应速率v(H2)=_____________；②反应达到平衡状态时，此时H2的转化率为____________。 (3)在相同温度、容积不变的条件下，能说明该反应已达平衡状态的是____________(填序号)a．CO2、H2、CH3OH、H2O的浓度均不再变化b．v生成(CH3OH)=v消耗(CO2)c．n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶1∶1∶1d．容器中混合气体的密度保持不变e．H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3∶1【答案】(1)ac(2)0.15mol/(min▪L)75%(3)ae【解析】(1)a．升高温度，能增加活化分子百分数，可以加快反应速率，故a选；b．恒容容器，充入He，没有增大反应物浓度，不能加快反应速率，故b不选；c．催化剂能降低反应的活化能，可以加快反应速率，故c选；d．降低压强，会降低浓度，降低反应速率，故d不选；故选ac；(2)①从反应开始到5min末，消耗的CO2为0.5mol，则消耗的H2为1.5mol，用H2浓度变化表示的平均反应速率v(H2)==0.15mol/(L▪min)；②反应达到平衡状态时，消耗的CO2为1mol-0.25mol=0.75mol，消耗的H2为0.75mol×3=2.25mol，则此时H2的转化率为×100%=75%；(3)化学平衡状态的特征是各物质的浓度保持不变和正反应速率等于逆反应速率。a．当各物质的浓度均不再变化可以说明反应达到平衡状态，故a符合题意；b．生成CH3OH的同时一定消耗CO2，v消耗(CH3OH)=v消耗(CO2)可以说明反应达到平衡状态，v生成(CH3OH)=v消耗(CO2)不能说明达到平衡状态，故b不符合题意；c．平衡时各组分物质的量之比，与反应物转化率和起始量有关，而且该比值不能说明各组分的浓度保持不变，故c不符合题意；d．混合气的密度等于混合气的总质量除以混合气的总物质的量，该反应的反应物和生成物均为气体，混合气的总质量是不变的，容器的容积恒定，所以混合气的密度是一定值，故容器中混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态，故d不符合题意；e．H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3：1，说明正逆反应速率相等，故e符合题意；故选ae。