2.2 化学平衡 课时同步训练 2021-2022学年高二化学人教版（2019）选择性必修1

2.2课时
化学平衡
一、选择题（本大题共14小题，每小题所给的4个选项，只有一个答案符合题目要求。）
1．关于化学平衡常数，下列说法不正确的是（
）
A．化学平衡常数不随反应物或生成物的浓度的改变而改变
B．对于一定温度下的同一个反应，其正反应和逆反应的化学平衡常数的乘积等于1
C．温度越高，K值越大
D．化学平衡常数随温度的改变而改变
2．在密闭容器中,在催化剂存在下发生反应：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)。在500℃时，平衡常数K＝9。若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02mol/L，则在此条件下CO的转化率为
A．
B．
C．
D．
3．
是工业上制硝酸的重要反应，下列有关说法错误的是
A．使用催化剂可以加快反应速率
B．增大压强可以加快反应速率
C．达到平衡时，V(正)＝V(逆)
D．增大O2的浓度可以使NH3全部转变为NO
4．在某2
L恒容密闭容器中充入2
mol
X(g)和1
mol
Y(g)发生反应:2X(g)+Y(g)3Z(g),反应过程中持续升高温度,测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是(　
　)
A．M点时,Y的转化率最大
B．升高温度,平衡常数减小
C．W点时
v正
=
v逆
D．W、M两点Y的正反应速率相同
5．容积相同的甲、乙两个容器，分别充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
，并达到平衡，在此过程中，甲容器保持容积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为α，则乙容器中SO2的转化率为（
）
A．等于α
B．大于α
C．小于α
D．无法判断
6．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)化学平衡状态的影响，得到如下图所示的变化规律（图中T表示温度，n表示物质的量），根据如图可得出的判断结论不正确的是（
）
A．反应速率c＞b＞a
B．达到平衡时A2的转化率大小为：b＞a＞c
C．若T2＞T1，则正反应一定是吸热反应
D．达到平衡时，AB3的物质的量大小为：c
>
b
>
a
7．一定条件下，在体积为10L的密闭容器中充入1mol
X和1mol
Y进行反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)，60s后反应达到平衡，生成Z的物质的量为0.3mol。下列说法正确的是
A．X的平衡转化率为40%
B．若将容器体积变为20L，则Z的平衡浓度小于原来的
C．若增大压强，则Y的平衡转化率减小
D．若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的ΔH＞0
8．已知反应X(g)＋Y(g)
nZ(g)
ΔH
>0，将X和Y以一定比例混合通入密闭容器中进行反应，各物质的浓度随时间的改变如图所示。下列说法不正确的是（
）
A．反应方程式中n＝1
B．10min时，曲线发生变化的原因是升高温度
C．10min时，曲线发生变化的原因是增大压强
D．前5min后，用X表示的反应速率为v(X)＝0.08mol·L－1·min－1
9．一定温度下，在某固定容积的密闭容器中发生可逆反应A(s)＋3B(g)3C(g)，该反应达到平衡状态的标志是
A．密闭容器内物质的总质量不再改变
B．密闭容器内气体的压强不再改变
C．密闭容器内混合气体的总物质的量不再改变
D．密闭容器内混合气体的质量不再改变
10．一定温度下，恒容密闭容器中发生反应：4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O）（g），下列叙述不能说明该反应达平衡的是（　　）
A．V（正）（O2）＝V（逆）（NO）
B．密闭容器内气体的密度不再改变
C．密闭容器的压强不变
D．氮气的浓度不再改变
11．化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，下列反应的平衡常数数值如下：
2NO（g）?
N2（g）+
O2（g）
K1=1×1030
2H2（g）+
O2（g）?
2H2O（g）
K2=2×1081
2CO2（g）?
2CO（g）+
O2（g）
K3=4×10﹣92
以下说法正确的是（　　）
A．NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式K1=c(N2)c(O2)/c(NO)
B．水分解产生O2，此时平衡常数的数值约为5×10﹣80
C．NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO＞H2O＞CO2
D．以上说法都不正确
12．在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：甲：乙：其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是
A．恒温时，气体压强不再改变
B．断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍
C．混合气体密度不变
D．单位时间内，消耗水蒸气质量与生产氢气质量比为9:1
13．某温度下，在2L恒容密闭容器中投入一定量的A、B发生反应：3A(g)+bB(g)
cC(g)，12s时生成C的物质的量为0.8mol(过程如图)。下列说法中正确的是(
)
A．2s时，A的反应速率为0.15mol·L-1·s-1
B．图中交点时A的消耗速率等于A的生成速率
C．化学计量数之比b:c=1:4
D．12s时容器内的压强为起始的9/13倍
14．对于反应在容积为10L的密闭容器中进行。起始时和均为0.20mol。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是
A．实验c条件下，从反应开始至达到平衡时
B．实验a条件下，用浓度表示的平衡常数为100
C．该反应的
D．比较实验a、c可判断升高温度反应速率加快
二、非选择题（本大题共5小题）
15．在密闭容器中，使2molN2和6
mol
H2混合发生下列反应：N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)　ΔH<0。
(1)当反应达到平衡时，N2和H2的浓度比是_______；N2和H2的转化率比是_______。
(2)升高平衡体系的温度(保持体积不变)，混合气体的平均相对分子质量_______，密度_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)当达到平衡时，充入氩气，并保持压强不变，平衡将_______(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
16．CO2的有效利用可以缓解温室效应和能源短缺问题。
(1)CO2的电子式是_____，包含的化学键类型为____(填“非极性”或“极性”)共价键。
(2)在温度高于31.26
℃、压强高于7.39×106
Pa时，CO2处于超临界状态，称为超临界CO2流体，可用作萃取剂提取草药中的有效成分。与用有机溶剂萃取相比，超临界CO2萃取的优点有_________(答出一点即可)。
(3)向2
L密闭容器中加入2
mol
CO2和6
mol
H2，在适当的催化剂作用下，发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)，下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是__(填字母)。
a．混合气体的平均相对分子质量保持不变
b．CO2和H2的体积分数保持不变
c．CO2和H2的转化率相等
d．混合气体的密度保持不变
e．1
mol
CO2生成的同时有3
mol
H—H键断裂
17．对于密闭容器中的反应：(正反应是放热反应)，在673K，30MPa下和随时间变化的关系如图所示。
请回答下列问题：
(1)a点时正反应速率______逆反应速率；c点时正反应速率______逆反应速率。(填“”“”或“”)
(2)d点处______(填“”“”或“”)e点处，原因是________________________。
(3)起始时加入氢气的物质的量为______mol。
(4)若温度、压强不变，反应在加入催化剂条件下进行，在上图的基础上画出和随时间变化的关系图______。
18．利用太阳能光解水，制备的H2用于还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)，CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH＜0，可实现资源的再利用。回答下列问题：
(1)某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为
a
mol·L-1和3
a
mol·L-1，反应平衡时，CH3OH的产率为b，该温度下反应平衡常数的值为_______。
(2)恒压下，CO2和H2的起始物质的量比为1：3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2O。
①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为_______。
②P点甲醇产率高于T点的原因为_______。
③根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为_______°C。
19．298K时，将20mL3xmol?L-1Na3AsO3、20mL3xmol?L-1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)AsO(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。
①下列可判断反应达到平衡的是___(填标号)。
a.溶液的pH不再变化
b.v(I-)=2v(AsO)
c.不再变化
d.c(I-)=ymol?L-1
②tm时，v正___v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
③tm时，v逆___tnv逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是___。
参考答案
1．C
【解析】A选项，同一反应，平化学衡常数只受温度影响，与反应物的浓度无关，故A正确；
B选项，同一可逆反应的正、逆反应平衡常数互为倒数，对于一定温度下的同一个反应，其正反应和逆反应的化学平衡常数的乘积等于1，故B正确；
C选项，平衡常数越大，说明可逆反应进行的程度越大，反应可能是吸热反应或放热反应；升温，平衡向吸热反应方向进行，平衡常数不一定增大，故C错误；
D选项，平化学衡常数只受温度影响，与反应物浓度、体系的压强无关，故D正确；
综上所述，答案为C。
2．C
3．D
【解析】A项、催化剂可降低反应的活化能，增大活化分子百分数，可增大反应速率，故A正确；
B项、增大压强，气体浓度增大，单位体积活化分子数目增多，反应速率增大，故B正确；
C项、v（正）=v（逆）说明各物质的浓度、质量等不变，说明达到反应限度，为平衡状态，故C正确；
D项、该反应为可逆反应，可逆反应不可能完全进行，转化率不可能达到100%，故D错误；
故选D。
4．B
【解析】A．曲线上最低点Q为平衡点，升高温度平衡向逆反应移动，Y的转化率减小，所以Q点时，Y的转化率最大，故A错误；
B．Q点后升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，则升高温度，平衡常数减小，故B正确；
C．W点不是平衡点，此时反应以正向进行为主，即v正
＞
v逆，故C错误；
D．W点对应的温度低于M点对应的温度，温度越高反应速率越大，所以W点Y的正反应速率小于M点Y的正反应速率，故D错误；
故答案为B。
5．B
【解析】先假定甲、乙的体积都不变，达到平衡后再保持乙的压强不变，此反应是气体体积减小的反应，因此，待等体积达平衡后，欲保持乙的压强不变，就需要减小体积。减小体积则乙的压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，平衡正向移动，所以，若甲容器中SO2的转化率为α，则乙的SO3的转化率将大于甲的，即大于α，故选B。
6．B
【解析】A．根据图象可知，a、b、c各点中B的起始物质的量依次增大，则反应物的浓度依次增大，反应速率依次增大，故A正确；
B．根据图象可知，a、b、c各点中B的起始物质的量依次增大，对于可逆反应来说，增大一种反应物的物质的量或浓度，有利于平衡向正反应方向移动，则另一种反应物的转化率增大，则达到平衡时A2的转化率大小为：a＜b＜c，故B错误；
C．若T2＞T1，由图象可知温度升高生成物的物质的量增大，说明升高温度平衡向正反应分析移动，则正反应为吸热反应，故C正确；
D．对于可逆反应来说，增大一种反应物的物质的量或浓度，有利于平衡向正反应方向移动，生成物的物质的量增多，所以达到平衡时，AB3的物质的量大小为c＞b＞a，故D正确；
故答案为B。
7．B
【解析】A．60s后反应达到平衡，生成Z的物质的量为0.3mol，根据方程式2X(g)＋Y(g)Z(g)，反应的X为0.6mol，则X的平衡转化率为×100%=60%，故A错误；
B．将容器容积变为20L时，气体的压强减小，平衡向体积增大的方向移动，即平衡逆向移动，Z的物质的量减小，即小于0.3mol，Z的新平衡浓度将小于原平衡浓度的，故B正确；
C．增大压强后，平衡向着正反应方向移动，则Y的转化率增大，故C错误；
D．若升高温度，X的体积分数增大，说明平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，该反应的ΔH＜0，故D错误；
故选B。
8．B
【解析】A．10min时反应物和生成物浓度瞬间同时增大，说明是增大了压强，然后，反应物浓度逐渐减小，生成物浓度增加，平衡正向移动，则说明该反应是气体物质的量减小的反应，则n=1，故A正确；
B．根据图像数据可知，10min时反应物和生成物浓度瞬间同时增大，则说明10min时增大了压强，故B错误；
C．根据图像数据可知，10min时反应物和生成物浓度瞬间同时增大，则说明10min时增大了压强，故C正确；
D．在5min时X的物质的量浓度为1.6mol/L，0～5minX的物质的量浓度的变化为2mol/L
-1.6mol/L
=0.4mol/L，则该时间段X的平均反应速率为v(X)==0.08mol?L-1?min-1，故D正确；
故选B。
9．D
【解析】A.根据质量守恒定律知，反应前后物质的总质量相等，故A项不能作为反应达到平衡状态的标志；A项错误；
B、C.该反应是气体分子数相等的反应，反应过程中混合气体的总物质的量始终不变，密闭容器内气体的压强也不变，故B、C项不能作为反应达到平衡状态的标志；B、C项错误；
D.由于有固体物质参加反应，所以达到平衡前混合气体的质量是不断变化的，若混合气体的质量不再变化，则说明反应达到了平衡状态；D项正确；
答案选D。
10．B
【解析】A.
化学反应速率V（正）（O2）＝V（逆）（NO）＝V（逆）（O2），正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，选项A不选；
B、根据ρ=,气体的质量没有变，容器的体积也不变，密度ρ在整个过程中一直不变，平衡不一定达平衡，选项B选；
C、恒温恒容密闭容器中，只要未达到平衡状态，压强一直在变，P不变就说明反应达平衡，选项C不选；
D、各反应物的浓度保持不变则反应达平衡状态，氮气的浓度不再改变则达平衡，选项D不选；
答案选B。
11．C
【解析】A．常温下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式式K1=，故A错误；
B．2H2(g)+O2(g)?2H2O(g)
K2=2×1081，所以2H2O(g)?2H2(g)+O2(g)
K3==5×10-82，故B错误；
C．常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的化学平衡常数K的数值逐渐减少，则化学反应进行倾向由大到小的顺序为NO＞H2O＞CO2，故C正确；
D．因C正确，故D错误；
故选C。
12．B
【解析】A．恒温时，气体压强不再改变，乙反应的两边气体的体积相同且都是气体，压强始终不变，所以压强不变无法判断乙是否达到平衡状态，故A错误；
B．断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故B正确；
C．混合气体密度不变，由于乙反应的两边气体的体积相同且都是气体，容器的容积不变，所以密度始终不变，无法判断乙是否达到平衡状态，故C错误；
D．单位时间内，消耗水质量与生成氢气质量比为9：1，水与氢气的物质的量之比为1：1，表示的都是正逆反应速率，无法判断正逆反应速率相等，故D错误；
故答案为B。
13．D
【解析】A、从反应开始到2s时，A的浓度变化量△c（A）=0.8mol/L-0.5mol/L=0.3mol/L，故2s内υ(A)=
=0.15mol/(L?s)，不能计算2s时的反应速率，选项A错误；
B、图中交点时反应未达平衡状态，反应还在向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率，故A的消耗速率大于A的生成速率，选项B错误；
C、根据化学反应速率之比等于计量数之比，12s内B减少了0.2mol/L，C增大了（0.8mol-0）÷2L=0.4mol/L，故化学计量数之比b:c=0.2：0.4=1:2，选项C错误；
D.起始A与B物质的量之和为0.8mol/L×2L+0.5mol/L×2L=2.6mol，12s时混合气体的物质的量之和为0.2mol/L×2L+0.3mol/L×2L+0.8mol=1.8mol，12s时容器内的压强为起始的=倍，选项D正确。
答案选D。
14．C
【解析】A.
实验c条件下，实验中60min到达平衡，恒温恒容下，利用压强之比等于物质的量之比计算平衡时混合气体总物质的量，再利用差量法代入公式计算得(0.2+0.2)mol×=0.32mol，0.4mol－0.32mol=0.08mol，所以，A项正确；
B.恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，实验a中平衡时混合气体总物质的量为(0.2+0.2)mol×=0.3mol，这说明平衡时消耗反应物的物质的量和生成的生成物的物质的量均是0.4mol－0.3mol＝0.1mol，剩余反应物均是0.2mol－0.1mol＝0.1mol，容器容积为10L，则平衡常数K===100，B项正确；
C.
根据c和a的反应判断，c起始压强较大，而投料量和容器的体积都没有变化，所以由公式PV=nRT来推断，是温度引起的，即c中温度高于a中温度，根据A和B可知c中反应物转化率低，说明升高温度，反应逆向进行，所以该反应为放热反应，C项错误；
D.
根据以上分析可知c中温度高，反应首先达到平衡状态，所以比较实验a、c可判断升高温度反应速率加快，D项正确；
答案选C。
15．1∶3
1∶1
变小
不变
逆向
【解析】(1)对于N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，在密闭容器中，开始时n(N2)∶n(H2)=2∶6=1∶3，反应时消耗n(N2)∶n(H2)=1∶3，故平衡时n(N2)∶n(H2)=1∶3，所以c(N2)∶c(H2)=1∶3，转化率之比为1∶1，故答案为：1∶3；1∶1；
(2)升高温度，平衡向逆反应方向移动，气体的总物质的量增大，总质量不变，故平均相对分子质量变小，由ρ=知密度不变，故答案为：变小；不变；
(3)达平衡后，保持压强不变，充入氩气，使体系体积增大，浓度减小，相当于减小压强，使平衡逆向移动，故答案为：逆向。
16．
极性
萃取剂与溶质更易分离(或萃取剂更环保等)
de
【解析】(1)C原子最外层有4个电子，O原子最外层有6个电子，C原子的4个成单电子与2个O原子成单电子形成四对共用电子对，使分子中各原子都达到稳定结构，电子式是：；在CO2分子中存在的化学键是C=O，C=O是不同元素的原子之间形成的共价键属于极性键，所以CO2分子中含有极性键；
(2)物质的性质与用途不仅与组成和结构有关，还与物质所处的状态有关，由题目信息知超临界CO2流体可用作萃取剂，考虑其与有机萃取剂相比，其优点是：可以从萃取剂的绿色环保性、萃取后萃取剂与溶质更易分离；
(3)a．反应混合物中只有CO2和H2是气体，CO2和H2初始投入量之比和反应消耗量之比均为1:3，所以二者体积分数一直不变，气体平均相对分子质量也一直不变，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，a不符合题意；
b．反应混合物中只有CO2和H2是气体，CO2和H2初始投入量之比和反应消耗量之比均为1:3，所以反应体系中CO2和H2体积分数一直不变，不能据此判断反应是否处于平衡状态，b不符合题意；
c．反应混合物中只有CO2和H2是气体，CO2和H2初始投入量之比和反应消耗量之比均为1:3，所以反应体系中CO2和H2的转化率相同，c不符合题意；
d．容器的容积不变，反应正向进行，气体的质量逐渐减小，气体的密度也逐渐减小，当气体的质量不变时，气体的密度不变，反应达到平衡状态，d符合题意；
e．根据方程式可知：每有1
mol
CO2生成，就会形成3
mol
H-H键，同时断裂3
mol
H-H键，则H2的浓度不变，反应处于平衡状态，e符合题意；
故合理选项是de。
17．
当反应处于平衡状态时，混合物中各组分的含量保持不变
1.3
(只要体现出达到平衡的时间缩短，且平衡时和的物质的量与原平衡一样即可)。
【解析】(1)
图象分析可知，a点氨气和氢气物质的量随时间发生变化，说明反应未达到平衡状态，此时氢气物质的量减小，氨气物质的量增加，说明反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，a点时正反应速率>逆反应速率，c点时向正反应方向进行，c点时正反应速率>逆反应速率；
故答案为：>，>；
(2)起始量一定，d点氨气和氢气我知道了不随时间变化是化学平衡状态，此时氮气物质的量不变，d点和e点都处于平衡状态，n
(N2)不变，即d点和e点n
(N2
)相等；
故答案为：=；当反应处于平衡状态时，混合物中各组分的含量保持不变。
(3)
平衡时生成了0.6mol的氨气，消耗了0.9mol氢气，故氢气起始量为1.3mol，
故答案为：1.3。
(4)催化剂改变反应速率不改变化学平衡，达到平衡状态时氨气和氢气物质的量不变，变化的斜率增大了，达到平衡所需时间减少，图象为：
；
故答案为：(只要体现出达到平衡的时间缩短，且平衡时
NH3
和
H2
的物质的量与原平衡一样即可)
。
18．
该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动(或平衡常数减小)
分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O，有利于反应正向进行，甲醇产率升高
210
19．a、c
大于
小于
tm时生成物浓度较小
【解析】①a.溶液的pH不再变化，说明氢氧根离子浓度不变，反应一定达到平衡状态，故选a；
b.v(I-)=2v(AsO)，可能都是正反应速率，不能判断正逆反应速率是否相等，反应不一定达到平衡状态，故不选b；
c.不再变化，说明浓度不变，反应一定达到平衡状态，故选c；
d.根据图像，2c(AsO)=c(I-)=2ymol?L-1时反应达到平衡状态，c(I-)=ymol?L-1时反应没有达到平衡状态，故不选d；
②tm后，AsO的浓度继续增大，说明tm时反应尚未达到平衡，且反应正向进行，所以v正大于v逆；
③随着反应正向进行，生成物浓度逐渐增大，故逐渐增大，则tm时小于tn时。