第六章 化学反应与能量
第二节 化学反应的速率和限度
第2课时 化学反应的限度
一、选择题
1．下列反应中可判断为可逆反应的是（ ）
A．氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，氯化氢受热分解生成氢气和氯气
B．氮气与氢气在高温、高压、催化剂作用下可以生成氨气，同时氨气又分解为氮气和氢气
C．单质溴可以置换出碘，氯气又可以置换出溴
D．氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸在光照条件下可分解为盐酸和氧气
【解析】选B。正、逆两方向的反应条件相同且同时进行时属于可逆反应。A条件不一样，错误；C、D反应物、生成物不一样，错误。
2．高炉炼铁过程中涉及反应C＋CO22CO，该反应达到平衡时，下列说法错误的是（ ）
A．反应达到了最大限度
B．CO2的浓度保持不变
C．正、逆反应速率相等
D．反应停止
【解析】选D。化学平衡是一种动态平衡，达到平衡时，正逆反应速率相等，各组分的浓度不再变化，反应达到了最大限度，但是反应仍然继续进行，反应速率不等于零。
3．对于可逆反应M＋NQ达到平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B．M、N全部变成了Q
C．反应物和生成物的浓度都保持不变
D．正、逆反应速率都等于0
【解析】选C。平衡时反应物、生成物的浓度之比应从两个方面考虑：一是反应物的起始浓度，二是化学方程式中的化学计量数。如2 mol M与1 mol N反应，无论怎样反应，M与N的浓度永远不相等，A错误；此反应是可逆反应，反应物不可能完全转化为生成物，B错误；反应物和生成物的浓度都保持不变，可以说明反应达到平衡状态，但v正＝v逆≠0，C正确，D错误。
4．在实验室中模拟H2（g）＋I2（g）2HI（g）时，控制反应条件不变，将一定量的氢气和碘蒸气充入恒容密闭容器中，反应一段时间后，不能确定该反应已经达到化学平衡状态的是（ ）
A．容器中的压强不再变化
B．H2的浓度不再变化
C．容器中混合物的颜色不再变化
D．HI的物质的量不再变化
【解析】选A。由于反应前后气体的系数和相等，故在恒温恒容的密闭容器中，气体的压强始终保持不变，故容器中的压强不再变化不能作为判断平衡的标志，A符合题意；平衡的标志之一就是各组分的浓度保持不变，故H2的浓度不再变化能够判断反应达到平衡状态，B不符合题意；反应体系中H2和HI均为无色，而碘蒸气为紫色，故反应过程中容器的混合物的颜色一直在改变，故容器中混合物的颜色不再变化能够判断反应达到平衡状态，C不符合题意；平衡的标志之一就是各组分的物质的量保持不变，故HI的物质的量不再变化能够判断反应达到平衡状态，D不符合题意。
5．在一定条件下的恒容密闭容器中发生可逆反应2X（g）Y（g）＋Z（s），下列不能说明该反应达到化学平衡状态的是（ ）
A．2v正（X）＝v逆（Y）
B．反应容器中Y的质量分数不变
C．体系压强不再变化
D．混合气体的密度不再变化
【解析】选A。Z为固态，不是气体。平衡时应有v逆（X）＝2v正（Y）＝v正（X），故A符合题意；反应容器中Y的质量分数不变，说明各种气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，故B不符合题意；体系压强不再变化，说明气体的物质的量不变，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故C不符合题意；混合气体的密度不再变化，说明气体的质量不变，反应达到平衡状态，故D不符合题意。
6．一定温度下，在某恒容的密闭容器中，建立化学平衡：C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）。下列叙述不能说明该反应已达到化学平衡状态的是（ ）
A．v正（C）＝v逆（H2O）
B．气体的质量不再发生变化
C．生成nmol CO，同时消耗nmol H2
D．断裂1 mol H—H键的同时断裂2 mol H—O键
【解析】选A。碳是固体，其浓度为定值，不能用来表示反应速率，A错误；因为碳为固体，根据质量守恒分析，气体的质量不变，说明碳的质量不变，可以说明反应达到平衡，B正确；生成nmol CO，同时消耗nmol H2说明正逆反应速率相等，能说明反应达到平衡，C正确；断裂1 mol H—H键表示逆反应速率，断裂2 mol H—O键表示正反应速率，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，D正确。
7．一定条件下，恒容密闭容器中发生反应：2CO（g）＋2NO（g）2CO2（g）＋N2（g）。下列说法能说明该反应一定达到平衡状态的是（ ）
A．CO、NO、CO2、N2在容器中同时存在
B．容器中气体分子总数保持不变
C．容器中氮原子总数保持不变
D．CO、NO的浓度相等
【解析】选B。反应物与生成物同时存在只能证明该化学反应为可逆反应，不能说明达到平衡状态，故A错误；反应物和生成物气体系数和不相等，气体分子总数保持不变时，说明各物质浓度不变，则表示该反应达到平衡状态，故B正确；容器中氮原子总数始终没有发生变化，故C错误；CO、NO的浓度相等不能说明各物质的浓度不变，不能说明反应达到了平衡状态，故D错误。
8． 一定条件下，向某密闭容器中投入一定量的X和Z，发生反应X（g）＋
3Y（g）2Z（g），反应过程中正、逆反应速率v随时间t的变化情况正确的是（ ）
【解析】选C。向某密闭容器中投入一定量的X和Z，由于没有Y，所以初始时刻v正为0，v逆不为0，v逆＞v正，随着反应进行v逆逐渐减小，v正逐渐增大，直至二者相等达到平衡，且不再改变；综上所述，C符合题意。
9．恒温、恒容条件下，能说明反应A（g）＋3B（g）2C（g）＋2D（g）一定处于化学平衡状态的是（ ）
A．各物质的浓度不再改变
B．容器内压强保持不变
C．c（A）∶c（B）＝1∶3
D．3v（C）＝2v（B）
【解析】选A。各物质的浓度不变，反应达到平衡状态，A正确；该反应是气体分子数不变的反应，反应前后压强始终不变，不能判断反应是否平衡，B错误；若A、B按物质的量之比1∶3混合，则反应过程中c（A）∶c（B）始终为1∶3，无法判断反应是否达到平衡，C错误；由3v（C）＝2v（B）无法确定v正＝v逆，无法判断反应是否平衡，D错误。
10．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是（ ）
A．H2（g）＋Br2（g）2HBr（g），恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变
B．2NO2（g）N2O4（g），恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变
C．CaCO3（s）CO2（g）＋CaO（s），恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变
D．N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1
【解析】选D。H2（g）＋Br2（g）2HBr（g），恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变，说明溴单质的浓度不再变化，反应达到了平衡状态，A不符合题意；2NO2（g）N2O4（g）是反应前后气体体积变化的反应，当恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变时，反应达到了平衡状态，B不符合题意；CaCO3（s）CO2（g）＋CaO（s），恒温、恒容下，反应体系中气体的密度等于气体质量和体积的比值，随反应进行，气体的质量变化，体积不变，所以密度变化，当反应体系中气体的密度保持不变时，反应达到平衡状态，C不符合题意；3H2（g）＋N2（g）2NH3（g），反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1，不能证明正、逆反应速率相等，不一定是平衡状态，D符合题意。
11．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中（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）。可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是（ ）
A．2v（NH3）＝v（CO2）
B．密闭容器中NH3与CO2的物质的量之比不变
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C。未指明其速率是代表正反应速率还是逆反应速率，且倍数关系也不正确，A项不能说明是平衡状态；由于得到的气体中NH3与CO2的体积比恒为2∶1，且体系中只有这两种气体，故NH3的体积分数始终不变，B、D项不能说明是平衡状态。该反应中NH2COONH4为固体，当压强或气体密度不变时，反应达到平衡状态，C项能说明是平衡状态。
12．在一密闭容器中通入A、B、C三种气体，保持一定温度，在t1～t4 s时测得各物质的浓度如表，则下列判断正确的是（ ）
浓度 测定时刻/s
t1 t2 t3 t4
c(A)/( mol·L-1) 6 3 2 2
c(B)/( mol·L-1) 5 3.5 3 3
c(C)/( mol·L-1) 1 2.5 3 3
A.在t3 s时反应已经停止
B．t3～t4 s内正、逆反应速率不相等
C．在容器中发生的反应为A（g）＋B（g）C（g）
D．在t2～t3 s内A的平均反应速率为mol·L－1·s－1
【解析】选D。由题给数据可知，t3 s时可逆反应达到化学平衡状态，此时，v（正）＝v（逆）≠0，A项错误；t3～t4 s内，A、B、C的浓度没有发生变化，反应处于化学平衡状态，正、逆反应速率相等，B项错误；达到化学平衡状态时，A、B、C的浓度变化量之比为4∶2∶2＝2∶1∶1，故该反应的化学方程式为
2A（g）＋B（g）C（g），C项错误；t2～t3 s内，Δc（A）＝1 mol·L－1，故用A表示的该时间段的平均化学反应速率为mol·L－1·s－1，D项正确。
二、非选择题
13．在容积为5 L的密闭容器中，加入0.2 mol CO和0.2 mol H2O（g），在催化剂存在的条件下高温加热，发生反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），并放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的曲线如图所示。
（1）根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为_____________________；
反应达到平衡时c（H2）＝ 。
（2）判断该反应达到平衡状态的依据是 （填字母）。
A．单位时间内CO消耗的物质的量和CO2消耗的物质的量相等
B．CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
C．CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
D．正、逆反应速率都为0
【解析】（1）由题图可知，从第10 min时反应达到平衡状态，则v（CO）＝v（CO2）＝＝＝0.003 mol·L－1·min－1；反应达到平衡时c（H2）＝Δc（H2）＝Δc（CO2）＝0.03 mol·L－1。
（2）可逆反应达到化学平衡状态时，各物质的百分含量保持一定，各物质浓度保持不变，正、逆反应速率相等且不为0。
答案：（1）0.003 mol·L－1·min－10.03 mol·L－1 （2）AC
14．某温度时，在一个2 L的密闭容器中，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化曲线如图所示。
根据图中数据，试填写下列空白：
（1）该反应的化学方程式为_________________________________；
（2）从开始至2 min，B的平均反应速率为 ；平衡时，C的物质的量为 ；
（3）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是 （填序号）；
A．A、B、C的物质的量之比为3∶1∶3
B．相同时间内消耗3 mol A，同时生成3 mol C
C．相同时间内消耗3nmol A，同时消耗nmol B
D．混合气体的总质量不随时间的变化而变化
E．B的体积分数不再发生变化
（4）在某一时刻采取下列措施能使该反应速率减小的是 （填序号）。
A．加催化剂
B．降低温度
C．容积不变，充入A
D．容积不变，从容器中分离出A
【解析】（1）根据图示可知反应物为A，生成物为B和C，反应物A的浓度最终没有减少到0，则该反应为可逆反应，各物质浓度的变化量分别为Δc（A）＝（2.4－1.2）mol·L－1＝1.2 mol·L－1，Δc（B）＝0.4 mol·L－1，Δc（C）＝
1.2 mol·L－1，所以A、B、C三者计量数之比为1.2∶0.4∶1.2＝3∶1∶3，所以该反应的化学方程式为3AB＋3C；
（2）Δc（B）＝0.4 mol·L－1，从开始至2 min，B的平均反应速率＝＝0.2 mol·L－1·min－1；n（C）＝Δc（C）·V＝1.2 mol·L－1×2 L＝2.4 mol；
（3）A、B、C的物质的量之比为3∶1∶3的状态，各成分的量由起始状态控制，故正逆反应速率不一定相等，不能判定反应已达到化学平衡状态，A不符合题意；相同时间内消耗3 mol A，同时生成3 mol C，反应速率同向，不能判定反应已达到化学平衡状态，B不符合题意；消耗3nmol A和生成nmol B等效，相同时间内消耗nmol B，说明B的正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态，C符合题意；A、B、C均为气态，反应前后气体的总质量不变，为定值，所以气体总质量不随时间的变化而变化，不能判定反应已达到化学平衡状态，D不符合题意；B的体积分数不再发生变化，说明B的量不再变化，已达到平衡状态，E符合题意；
（4）加催化剂，反应速率加快，A不符合题意；降低温度，反应速率减慢，B符合题意；容积不变，充入A，反应物浓度增大，反应速率加快，C不符合题意；容积不变，从容器中分离出A，A的浓度减小，反应速率减慢，D符合题意。
答案：（1）3AB＋3C
（2）0.2 mol·L－1·min－1 2.4 mol
（3）CE （4）BD
15．NO2与SO2混合可发生放热反应：NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g）。在100 ℃下将1 mol NO2与1 mol SO2的混合气体置于绝热（不与外界进行热交换）恒容密闭容器中发生上述反应。
（1）SO2的正反应速率随时间变化的趋势如图所示，则下列说法正确的是 （填字母，下同）。
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．当Δt1＝Δt2时，SO2的平均反应速率：ab段小于bc段
D．当Δt1＝Δt2时，SO2的消耗量：ab段大于bc段
（2）判断此反应达到平衡状态的标志是 。
A．体系的压强不再发生变化
B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变
D．各组分的物质的量浓度不再改变
E．体系的温度不再发生变化
F．v正（NO2）＝v逆（NO）
【解析】（1）反应达到平衡状态时，反应速率应保持不变，A项错误；随着反应的进行，反应物浓度越来越小，所以反应物浓度：a点大于b点，B项错误；由图可知，Δt1＝Δt2时，ab段的平均反应速率小于bc段，SO2的消耗量：ab段小于bc段，C项正确，D项错误。
（2）该反应为气体体积不变的放热反应，在绝热的条件下进行，则体系的温度是不断升高的，直至平衡状态。根据上面的分析可知，反应过程中温度升高，体积不变，则体系压强增大，当体系的压强不再发生变化，则说明反应已经处于平衡状态，A项正确；该反应中混合气体的体积不变，质量不变，所以混合气体的密度不随反应的进行而改变，故不能作为达到平衡状态的标志，B项错误；反应前后混合气体的质量和物质的量都不变，所以混合气体的平均相对分子质量不随反应的进行而改变，故不能作为达到平衡状态的标志，C项错误；各组分的物质的量浓度不再改变，则反应处于平衡状态，D项正确；根据上面的分析可知，当体系的温度不再发生变化，则反应处于平衡状态，E项正确；v正（NO2）＝v逆（NO），则反应处于平衡状态，F项正确。
答案：（1）C （2）ADEF 第六章 化学反应与能量
第二节 化学反应的速率和限度
第2课时 化学反应的限度
一、选择题
1．下列反应中可判断为可逆反应的是（ ）
A．氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，氯化氢受热分解生成氢气和氯气
B．氮气与氢气在高温、高压、催化剂作用下可以生成氨气，同时氨气又分解为氮气和氢气
C．单质溴可以置换出碘，氯气又可以置换出溴
D．氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸在光照条件下可分解为盐酸和氧气
2．高炉炼铁过程中涉及反应C＋CO22CO，该反应达到平衡时，下列说法错误的是（ ）
A．反应达到了最大限度
B．CO2的浓度保持不变
C．正、逆反应速率相等
D．反应停止
3．对于可逆反应M＋NQ达到平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B．M、N全部变成了Q
C．反应物和生成物的浓度都保持不变
D．正、逆反应速率都等于0
4．在实验室中模拟H2（g）＋I2（g）2HI（g）时，控制反应条件不变，将一定量的氢气和碘蒸气充入恒容密闭容器中，反应一段时间后，不能确定该反应已经达到化学平衡状态的是（ ）
A．容器中的压强不再变化
B．H2的浓度不再变化
C．容器中混合物的颜色不再变化
D．HI的物质的量不再变化
5．在一定条件下的恒容密闭容器中发生可逆反应2X（g）Y（g）＋Z（s），下列不能说明该反应达到化学平衡状态的是（ ）
A．2v正（X）＝v逆（Y）
B．反应容器中Y的质量分数不变
C．体系压强不再变化
D．混合气体的密度不再变化
6．一定温度下，在某恒容的密闭容器中，建立化学平衡：C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）。下列叙述不能说明该反应已达到化学平衡状态的是（ ）
A．v正（C）＝v逆（H2O）
B．气体的质量不再发生变化
C．生成nmol CO，同时消耗nmol H2
D．断裂1 mol H—H键的同时断裂2 mol H—O键
7．一定条件下，恒容密闭容器中发生反应：2CO（g）＋2NO（g）2CO2（g）＋N2（g）。下列说法能说明该反应一定达到平衡状态的是（ ）
A．CO、NO、CO2、N2在容器中同时存在
B．容器中气体分子总数保持不变
C．容器中氮原子总数保持不变
D．CO、NO的浓度相等
8．一定条件下，向某密闭容器中投入一定量的X和Z，发生反应X（g）＋3Y（g）2Z（g），反应过程中正、逆反应速率v随时间t的变化情况正确的是（ ）
9．恒温、恒容条件下，能说明反应A（g）＋3B（g）2C（g）＋2D（g）一定处于化学平衡状态的是（ ）
A．各物质的浓度不再改变
B．容器内压强保持不变
C．c（A）∶c（B）＝1∶3
D．3v（C）＝2v（B）
10．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是（ ）
A．H2（g）＋Br2（g）2HBr（g），恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变
B．2NO2（g）N2O4（g），恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变
C．CaCO3（s）CO2（g）＋CaO（s），恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变
D．N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1
11．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中（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）。可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是（ ）
A．2v（NH3）＝v（CO2）
B．密闭容器中NH3与CO2的物质的量之比不变
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
12．在一密闭容器中通入A、B、C三种气体，保持一定温度，在t1～t4 s时测得各物质的浓度如表，则下列判断正确的是（ ）
浓度 测定时刻/s
t1 t2 t3 t4
c(A)/( mol·L-1) 6 3 2 2
c(B)/( mol·L-1) 5 3.5 3 3
c(C)/( mol·L-1) 1 2.5 3 3
A.在t3 s时反应已经停止
B．t3～t4 s内正、逆反应速率不相等
C．在容器中发生的反应为A（g）＋B（g）C（g）
D．在t2～t3 s内A的平均反应速率为mol·L－1·s－1
二、非选择题
13．在容积为5 L的密闭容器中，加入0.2 mol CO和0.2 mol H2O（g），在催化剂存在的条件下高温加热，发生反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），并放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的曲线如图所示。
（1）根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为_____________________；
反应达到平衡时c（H2）＝ 。
（2）判断该反应达到平衡状态的依据是 （填字母）。
A．单位时间内CO消耗的物质的量和CO2消耗的物质的量相等
B．CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
C．CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
D．正、逆反应速率都为0
14．某温度时，在一个2 L的密闭容器中，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化曲线如图所示。
根据图中数据，试填写下列空白：
（1）该反应的化学方程式为_________________________________；
（2）从开始至2 min，B的平均反应速率为 ；平衡时，C的物质的量为 ；
（3）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是 （填序号）；
A．A、B、C的物质的量之比为3∶1∶3
B．相同时间内消耗3 mol A，同时生成3 mol C
C．相同时间内消耗3nmol A，同时消耗nmol B
D．混合气体的总质量不随时间的变化而变化
E．B的体积分数不再发生变化
（4）在某一时刻采取下列措施能使该反应速率减小的是 （填序号）。
A．加催化剂
B．降低温度
C．容积不变，充入A
D．容积不变，从容器中分离出A
15．NO2与SO2混合可发生放热反应：NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g）。在100 ℃下将1 mol NO2与1 mol SO2的混合气体置于绝热（不与外界进行热交换）恒容密闭容器中发生上述反应。
（1）SO2的正反应速率随时间变化的趋势如图所示，则下列说法正确的是 （填字母，下同）。
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．当Δt1＝Δt2时，SO2的平均反应速率：ab段小于bc段
D．当Δt1＝Δt2时，SO2的消耗量：ab段大于bc段
（2）判断此反应达到平衡状态的标志是 。
A．体系的压强不再发生变化
B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变
D．各组分的物质的量浓度不再改变
E．体系的温度不再发生变化
F．v正（NO2）＝v逆（NO）
