第二章 第二节 第1课时 化学平衡状态 课时练（含答案）2023-2024学年化学人教（2019）
文档属性
| 名称 | 第二章 第二节 第1课时 化学平衡状态 课时练（含答案）2023-2024学年化学人教（2019） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 188.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-08-28 07:06:11 | ||
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文档简介
第二节 化学平衡
第1课时 化学平衡状态
题组一 可逆反应
1．下列关于可逆反应的叙述正确的是( )
A．可逆反应是指既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应
B．2H2O2H2↑＋O2↑与2H2＋O22H2O互为可逆反应
C．对于可逆反应，当正反应速率增大时，逆反应速率就会减小
D．密闭容器中的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)开始后，三种气体一定同时存在
2．一定温度下，在恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，已知N2(g)、H2(g)、NH3(g)的起始浓度分别为0.2 mol·L－1、0.5 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，各物质的浓度不可能是( )
A．c(N2)＝0.02 mol·L－1
B．c(H2)＝0.7 mol·L－1
C．c(NH3)＝0.3 mol·L－1
D．2c(N2)＋c(NH3)＝ 0.6 mol·L－1
3．一定条件下，对于反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若起始时X、Y、Z的浓度分别为c1 mol·L－1、c2 mol·L－1、c3 mol·L－1(均不为零)。达平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·
L－1和0.08 mol·L－1，则下列判断错误的是( )
A．c1∶c2＝1∶3
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．平衡时消耗的X和Z的物质的量之比为1∶2
D．c1的取值范围为0题组二 化学平衡状态
4.如图表示可逆反应：N2＋3H2(g)2NH3的化学反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述正确的是( )
A．t1时，反应逆向进行
B．t2时，c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)一定为1∶3∶2
C．t2时，H2在该条件下转化率达到最大
D．t2～t3，反应停止
5．恒温时向2 L密闭容器中通入一定量的气体X和Y，发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g)，Y的物质的量n(Y)随时间t变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．正反应速率a点比b点小
B．t0 min时该反应停止
C．t0 min时，c(Z)＝0.75 mol·L－1
D．当密闭容器中的压强不再变化，该可逆反应达到了化学平衡状态
6．在一定条件下，气体参与的某正反应方向ΔH＜0的可逆反应达到化学平衡时，下列说法不正确的是( )
A．反应物的浓度一定等于生成物的浓度
B．反应体系中压强恒定
C．反应体系中混合物的组成保持不变
D．反应体系中温度不变
题组三 化学平衡状态的判断
7．可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或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)
8．(2022·山东烟台检测)下列标志可表明对应反应达到平衡状态的是( )
选项 反应条件 可逆反应 标志
A 恒温恒容 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 混合气体的密度不变
B 恒温恒压 NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g) NH3在混合气体中的百分含量不变
C 恒温恒容 H2(g)＋I2(g)2HI(g) 2v正(H2)＝v逆(HI)
D 恒温恒压 2NO2(g)N2O4(g) c(NO2)＝2c(N2O4)
9．工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，下列能说明反应达到平衡状态的是( )
A．恒温恒容条件下，混合气体的压强不再发生变化
B．两个H—O断裂的同时有两个C==O断裂
C．在恒容密闭容器中，气体密度不再发生变化
D．混合气体的平均摩尔质量不再发生变化
10．一定条件下，0.3 mol X(g)与0.3 mol Y(g)在容积固定的密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH＝－a kJ·mol－1，下列说法正确的是( )
A．反应一段时间后，X与Y的物质的量之比仍为1∶1
B．达到平衡时，反应放出0.1a kJ的热量
C．达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，Z的正反应速率将不发生变化
D．X的体积分数保持不变，说明反应已达到平衡
11．向绝热恒容密闭容器中通入一定量的SO2和NO2，一定条件下发生反应：SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g) ΔH＜0，测得SO3浓度随时间变化如表所示，下列说法不正确的是( )
反应时间/s 40 50 60 70 80 90 100 110
SO3浓度/(mol·L－1) 0.10 0.14 0.21 0.26 0.30 0.32 0.33 0.33
A.50 s时，SO3的生成速率为0.002 8 mol·L－1·s－1
B．40～90 s时间段：v正＞v逆
C．0～50 s的反应速率小于70～80 s的反应速率
D．110 s时，反应已达到平衡
12．在一个绝热的恒容密闭容器中通入CO(g)和H2O(g)，一定条件下使反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)达到平衡状态，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的结论正确的有( )
①反应物浓度：A点小于C点
②反应物的总能量高于生成物的总能量
③反应过程中压强始终不变
④Δt1＝Δt2时，H2的产率：AB段小于BC段
⑤C点时反应进行的程度最大
A．1项 B．2项 C．3项 D．4项
13．在化学反应的研究和实际应用中，人们除了选择合适的化学反应以实现新期待的物质转化或能量转化，还要关注化学反应进行的快慢和程度，以提高生产效率。
(1)控制条件，让反应在恒容密闭容器中进行如下反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)。用传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表。
时间/s 0 1 2 3 4 5
c(NO)/(×10－4mol·L－1) 10.0 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00
c(CO)/(×10－3mol·L－1) 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70
前2 s内的平均反应速率v(N2)＝______________，从表格看，已达化学平衡的时间段为________________________________________________________________________。
(2)已知NO2是红棕色气体，N2O4是无色气体。在一定温度下，某固定容积的密闭容器中充入一定量的NO2气体后，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)，反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图，下列叙述正确的是______(填字母)。
a．t1时，反应未达到平衡，NO2的浓度在减小
b．t2时，反应达到平衡，反应不再进行
c．t2～t3，各物质的浓度不再变化
d．t2～t3，各物质的浓度相等
e．O～t2，N2O4的浓度增大
f．反应过程中气体的颜色不变
g．建立平衡过程中，混合气体的平均相对分子质量增大
14．(2022·连云港期中)汽车尾气主要含有一氧化碳、一氧化氮等物质，是造成城市空气污染的主要因素之一。在恒温恒容的密闭容器中，充入等物质的量的CO和NO混合气体，发生如下反应：2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)，t0时达到平衡，测得反应过程中CO2的体积分数与时间的关系如图所示。
(1)a处v正__________(填“>”“<”或“＝”)b处v逆。
(2)CO的平衡转化率为________。
(3)能说明上述反应达到平衡状态的是_________(填字母)。
A．CO的浓度与CO2的浓度均不再变化
B．混合气体密度保持不变
C．反应容器内压强保持不变
D．CO和NO的浓度之比保持不变
15．(2022·山西长治市期中)在体积为2 L的恒温密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(1)前10 min，v(CO2)＝__________ mol·L－1·min－1。
(2)能说明上述反应达到平衡状态的是____________(填字母)。
a．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)
b．混合气体的压强不随时间的变化而变化
c．单位时间内生成1 mol H2O，同时生成1 mol CH3OH
d．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
e．混合气体的密度不随时间的变化而变化
f．CO2和CH3OH的反应速率之比为1∶1
(3)反应前与平衡时的压强之比为__________。
(4)平衡混合气体中CO2(g)和H2(g)的质量之比是________。
(5)平衡时H2的转化率为____________。
第二节 化学平衡
第1课时 化学平衡状态
1．D
2．A [由于起始浓度N2(g)∶H2(g)<1∶3，则假设H2(g)完全转化，由变化的浓度与化学计量数成正比，则剩余的c(N2)＝(0.2－) mol·L－1≈0.03 mol·L－1，生成c(NH3)＝(0.2＋×2) mol·
L－1≈0.5 mol·L－1，假设NH3(g)完全转化，生成c(N2)＝(0.2＋0.1) mol·L－1＝0.3 mol·L－1，生成c(H2)＝(0.5＋0.3) mol·L－1＝0.8 mol·L－1。0.03 mol·L－13．B 4.C
5．C [反应开始加入一定量的气体X和Y，则反应2X(g)＋Y(g)3Z(g)从正反应方向开始进行，随着反应的进行，正反应速率越来越小，到平衡时达到最小值，则根据图示可知，a点的正反应速率大于b点的正反应速率，A错误；可逆反应从b点开始达到平衡，化学平衡为动态平衡，此时反应仍在进行，正反应速率等于逆反应速率，B错误；从图像中可以看出，从反应开始到平衡，参加反应的Y的物质的量为0.5 mol，根据物质反应转化关系可知，生成的Z的物质的量为1.5 mol，由于容器的容积是2 L，因此t0 min时，c(Z)＝＝0.75 mol·
L－1，C正确；该反应是一个反应前后气体物质的量不变的反应，体系的压强始终不变，因此不能根据压强不变判断反应是否达到平衡状态，D错误。]
6．A 7.C
8．C [该反应的反应物和生成物都是气体，气体的质量不变；反应在恒温恒容密闭容器中进行，气体的体积不变，则无论反应是否达到平衡，反应混合气体的密度始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，A不符合题意；该反应中只有生成物是气体，二者的物质的量之比为定值，则无论反应是否达到平衡状态，NH3在混合气体中的百分含量始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，B不符合题意；在任何时刻都存在2v正(H2)＝v正(HI)，若2v正(H2)＝v逆(HI)，则v正(HI)＝v逆(HI)，HI的浓度不变，反应处于平衡状态，C符合题意；在任何时刻物质反应时转化浓度关系为c(NO2)＝2c(N2O4)，但反应达到平衡时是否存在该浓度关系，与开始时加入反应物的多少及反应条件有关，不能据此判断反应是否达到平衡状态，D不符合题意。]
9．B [该反应是一个反应前后气体物质的量不变的反应，恒温恒容条件下，混合气体的压强不变，无法说明反应达到平衡状态，A项错误；两个H—O断裂表示的是正反应速率，两个C==O断裂表示的是逆反应速率，正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，B项正确；在恒容密闭容器中，混合气体的质量和体积始终不变，则混合气体的密度始终不变，所以反应容器内的气体密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，C项错误；该反应是反应前后气体的物质的量不变的可逆反应，根据＝可知，混合气体的平均摩尔质量始终不发生变化，所以混合气体的平均摩尔质量不变不能说明反应达到平衡状态，D项错误。]
10．C 11.A
12．B [A点到C点正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，所以反应物浓度：A点大于C点，故①错误；A点到C点正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，故②正确；该反应为气体体积不变的反应，该容器为绝热容器，温度升高，压强增大，故③错误；随着反应的进行，正反应速率越快，氢气的产率逐渐增大，Δt1＝Δt2时，H2的产率：AB段小于BC段，故④正确；化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，C点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡，故⑤错误。]
13．(1)1.875×10－4 mol·L－1·s－1 4～5 s (2)aceg
14．(1)> (2)80% (3)AC
解析 (1)随着反应的进行，反应物浓度降低，正反应速率减慢，a处v正>b处v正；b处反应达到平衡，b处v正＝b处v逆，所以a处v正>b处v逆。
(2) 2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)
初始/mol a a 0 0
转化/mol 2x 2x 2x x
平衡/mol a－2x a－2x 2x x
＝0.5，x＝0.4a，CO的平衡转化率为×100%＝80%。
(3)反应达到平衡状态，各物质的浓度保持不变，CO的浓度与CO2的浓度均不再变化，说明反应一定达到平衡状态，故A选；反应前后气体总质量不变，容器体积不变，密度是恒量，混合气体密度保持不变，反应不一定平衡，故B不选；反应前后气体物质的量不同，容器体积不变，压强是变量，反应容器内压强保持不变，反应一定达到平衡状态，故C选；若投料比等于化学计量数之比，则CO和NO的浓度之比是恒量，CO和NO的浓度之比保持不变，反应不一定平衡，故D不选。
15．(1)0.037 5 (2)bd (3)8∶5 (4)22∶3 (5)75%
解析 (1)由图像可知，前10 min，CO2的物质的量减少了(1.00－0.25) mol＝0.75 mol，则v(CO2)＝＝0.037 5 mol·L－1·min－1。(2)反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)之后CO2的物质的量仍然在减小，CH3OH继续增加，说明反应未达到平衡，a不符合题意；由方程式CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)可知，反应前后气体的物质的量发生改变，即容器中混合气体的压强一直在改变，则混合气体的压强不随时间的变化而变化时，说明反应达到化学平衡，b符合题意；化学平衡的本质特征是正、逆反应速率相等，而生成H2O和生成CH3OH均表示正反应速率，即单位时间内生成1 mol H2O，同时生成1 mol CH3OH不能说明反应达到平衡，c不符合题意；由化学方程式CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)可知，反应前后气体的物质的量发生改变，气体的总质量不变，即混合气体的平均相对分子质量一直在改变，故混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化说明反应达到化学平衡，d符合题意；由题干信息可知，反应过程中气体总质量保持不变，容器的体积保持不变，即混合气体的密度一直保持不变，则混合气体的密度不随时间的变化而变化不能说明反应达到化学平衡，e不符合题意；化学平衡的本质特征是正、逆反应速率相等，CO2和CH3OH的反应速率之比为1∶1，未告知正、逆反应速率，故不能说明反应达到化学平衡，f不符合题意。
(3)根据三段式分析：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
起始/mol 1 3 0 0
转化/mol 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡/mol 0.25 0.75 0.75 0.75
根据恒温恒容时，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，故反应前与平衡时的压强之比为(1＋3) mol∶(0.25＋0.75＋0.75＋0.75) mol＝8∶5。(4)由(3)分析可知，平衡混合气体中CO2(g)和H2(g)的质量之比是(0.25×44) g∶(0.75×2) g＝22∶3。(5)由(3)分析可知，平衡时H2的转化率为×100%＝75%。
第1课时 化学平衡状态
题组一 可逆反应
1．下列关于可逆反应的叙述正确的是( )
A．可逆反应是指既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应
B．2H2O2H2↑＋O2↑与2H2＋O22H2O互为可逆反应
C．对于可逆反应，当正反应速率增大时，逆反应速率就会减小
D．密闭容器中的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)开始后，三种气体一定同时存在
2．一定温度下，在恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，已知N2(g)、H2(g)、NH3(g)的起始浓度分别为0.2 mol·L－1、0.5 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，各物质的浓度不可能是( )
A．c(N2)＝0.02 mol·L－1
B．c(H2)＝0.7 mol·L－1
C．c(NH3)＝0.3 mol·L－1
D．2c(N2)＋c(NH3)＝ 0.6 mol·L－1
3．一定条件下，对于反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若起始时X、Y、Z的浓度分别为c1 mol·L－1、c2 mol·L－1、c3 mol·L－1(均不为零)。达平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·
L－1和0.08 mol·L－1，则下列判断错误的是( )
A．c1∶c2＝1∶3
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．平衡时消耗的X和Z的物质的量之比为1∶2
D．c1的取值范围为0
4.如图表示可逆反应：N2＋3H2(g)2NH3的化学反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述正确的是( )
A．t1时，反应逆向进行
B．t2时，c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)一定为1∶3∶2
C．t2时，H2在该条件下转化率达到最大
D．t2～t3，反应停止
5．恒温时向2 L密闭容器中通入一定量的气体X和Y，发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g)，Y的物质的量n(Y)随时间t变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．正反应速率a点比b点小
B．t0 min时该反应停止
C．t0 min时，c(Z)＝0.75 mol·L－1
D．当密闭容器中的压强不再变化，该可逆反应达到了化学平衡状态
6．在一定条件下，气体参与的某正反应方向ΔH＜0的可逆反应达到化学平衡时，下列说法不正确的是( )
A．反应物的浓度一定等于生成物的浓度
B．反应体系中压强恒定
C．反应体系中混合物的组成保持不变
D．反应体系中温度不变
题组三 化学平衡状态的判断
7．可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或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)
8．(2022·山东烟台检测)下列标志可表明对应反应达到平衡状态的是( )
选项 反应条件 可逆反应 标志
A 恒温恒容 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 混合气体的密度不变
B 恒温恒压 NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g) NH3在混合气体中的百分含量不变
C 恒温恒容 H2(g)＋I2(g)2HI(g) 2v正(H2)＝v逆(HI)
D 恒温恒压 2NO2(g)N2O4(g) c(NO2)＝2c(N2O4)
9．工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，下列能说明反应达到平衡状态的是( )
A．恒温恒容条件下，混合气体的压强不再发生变化
B．两个H—O断裂的同时有两个C==O断裂
C．在恒容密闭容器中，气体密度不再发生变化
D．混合气体的平均摩尔质量不再发生变化
10．一定条件下，0.3 mol X(g)与0.3 mol Y(g)在容积固定的密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH＝－a kJ·mol－1，下列说法正确的是( )
A．反应一段时间后，X与Y的物质的量之比仍为1∶1
B．达到平衡时，反应放出0.1a kJ的热量
C．达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，Z的正反应速率将不发生变化
D．X的体积分数保持不变，说明反应已达到平衡
11．向绝热恒容密闭容器中通入一定量的SO2和NO2，一定条件下发生反应：SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g) ΔH＜0，测得SO3浓度随时间变化如表所示，下列说法不正确的是( )
反应时间/s 40 50 60 70 80 90 100 110
SO3浓度/(mol·L－1) 0.10 0.14 0.21 0.26 0.30 0.32 0.33 0.33
A.50 s时，SO3的生成速率为0.002 8 mol·L－1·s－1
B．40～90 s时间段：v正＞v逆
C．0～50 s的反应速率小于70～80 s的反应速率
D．110 s时，反应已达到平衡
12．在一个绝热的恒容密闭容器中通入CO(g)和H2O(g)，一定条件下使反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)达到平衡状态，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的结论正确的有( )
①反应物浓度：A点小于C点
②反应物的总能量高于生成物的总能量
③反应过程中压强始终不变
④Δt1＝Δt2时，H2的产率：AB段小于BC段
⑤C点时反应进行的程度最大
A．1项 B．2项 C．3项 D．4项
13．在化学反应的研究和实际应用中，人们除了选择合适的化学反应以实现新期待的物质转化或能量转化，还要关注化学反应进行的快慢和程度，以提高生产效率。
(1)控制条件，让反应在恒容密闭容器中进行如下反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)。用传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表。
时间/s 0 1 2 3 4 5
c(NO)/(×10－4mol·L－1) 10.0 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00
c(CO)/(×10－3mol·L－1) 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70
前2 s内的平均反应速率v(N2)＝______________，从表格看，已达化学平衡的时间段为________________________________________________________________________。
(2)已知NO2是红棕色气体，N2O4是无色气体。在一定温度下，某固定容积的密闭容器中充入一定量的NO2气体后，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)，反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图，下列叙述正确的是______(填字母)。
a．t1时，反应未达到平衡，NO2的浓度在减小
b．t2时，反应达到平衡，反应不再进行
c．t2～t3，各物质的浓度不再变化
d．t2～t3，各物质的浓度相等
e．O～t2，N2O4的浓度增大
f．反应过程中气体的颜色不变
g．建立平衡过程中，混合气体的平均相对分子质量增大
14．(2022·连云港期中)汽车尾气主要含有一氧化碳、一氧化氮等物质，是造成城市空气污染的主要因素之一。在恒温恒容的密闭容器中，充入等物质的量的CO和NO混合气体，发生如下反应：2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)，t0时达到平衡，测得反应过程中CO2的体积分数与时间的关系如图所示。
(1)a处v正__________(填“>”“<”或“＝”)b处v逆。
(2)CO的平衡转化率为________。
(3)能说明上述反应达到平衡状态的是_________(填字母)。
A．CO的浓度与CO2的浓度均不再变化
B．混合气体密度保持不变
C．反应容器内压强保持不变
D．CO和NO的浓度之比保持不变
15．(2022·山西长治市期中)在体积为2 L的恒温密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(1)前10 min，v(CO2)＝__________ mol·L－1·min－1。
(2)能说明上述反应达到平衡状态的是____________(填字母)。
a．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)
b．混合气体的压强不随时间的变化而变化
c．单位时间内生成1 mol H2O，同时生成1 mol CH3OH
d．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
e．混合气体的密度不随时间的变化而变化
f．CO2和CH3OH的反应速率之比为1∶1
(3)反应前与平衡时的压强之比为__________。
(4)平衡混合气体中CO2(g)和H2(g)的质量之比是________。
(5)平衡时H2的转化率为____________。
第二节 化学平衡
第1课时 化学平衡状态
1．D
2．A [由于起始浓度N2(g)∶H2(g)<1∶3，则假设H2(g)完全转化，由变化的浓度与化学计量数成正比，则剩余的c(N2)＝(0.2－) mol·L－1≈0.03 mol·L－1，生成c(NH3)＝(0.2＋×2) mol·
L－1≈0.5 mol·L－1，假设NH3(g)完全转化，生成c(N2)＝(0.2＋0.1) mol·L－1＝0.3 mol·L－1，生成c(H2)＝(0.5＋0.3) mol·L－1＝0.8 mol·L－1。0.03 mol·L－1
5．C [反应开始加入一定量的气体X和Y，则反应2X(g)＋Y(g)3Z(g)从正反应方向开始进行，随着反应的进行，正反应速率越来越小，到平衡时达到最小值，则根据图示可知，a点的正反应速率大于b点的正反应速率，A错误；可逆反应从b点开始达到平衡，化学平衡为动态平衡，此时反应仍在进行，正反应速率等于逆反应速率，B错误；从图像中可以看出，从反应开始到平衡，参加反应的Y的物质的量为0.5 mol，根据物质反应转化关系可知，生成的Z的物质的量为1.5 mol，由于容器的容积是2 L，因此t0 min时，c(Z)＝＝0.75 mol·
L－1，C正确；该反应是一个反应前后气体物质的量不变的反应，体系的压强始终不变，因此不能根据压强不变判断反应是否达到平衡状态，D错误。]
6．A 7.C
8．C [该反应的反应物和生成物都是气体，气体的质量不变；反应在恒温恒容密闭容器中进行，气体的体积不变，则无论反应是否达到平衡，反应混合气体的密度始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，A不符合题意；该反应中只有生成物是气体，二者的物质的量之比为定值，则无论反应是否达到平衡状态，NH3在混合气体中的百分含量始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，B不符合题意；在任何时刻都存在2v正(H2)＝v正(HI)，若2v正(H2)＝v逆(HI)，则v正(HI)＝v逆(HI)，HI的浓度不变，反应处于平衡状态，C符合题意；在任何时刻物质反应时转化浓度关系为c(NO2)＝2c(N2O4)，但反应达到平衡时是否存在该浓度关系，与开始时加入反应物的多少及反应条件有关，不能据此判断反应是否达到平衡状态，D不符合题意。]
9．B [该反应是一个反应前后气体物质的量不变的反应，恒温恒容条件下，混合气体的压强不变，无法说明反应达到平衡状态，A项错误；两个H—O断裂表示的是正反应速率，两个C==O断裂表示的是逆反应速率，正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，B项正确；在恒容密闭容器中，混合气体的质量和体积始终不变，则混合气体的密度始终不变，所以反应容器内的气体密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，C项错误；该反应是反应前后气体的物质的量不变的可逆反应，根据＝可知，混合气体的平均摩尔质量始终不发生变化，所以混合气体的平均摩尔质量不变不能说明反应达到平衡状态，D项错误。]
10．C 11.A
12．B [A点到C点正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，所以反应物浓度：A点大于C点，故①错误；A点到C点正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，故②正确；该反应为气体体积不变的反应，该容器为绝热容器，温度升高，压强增大，故③错误；随着反应的进行，正反应速率越快，氢气的产率逐渐增大，Δt1＝Δt2时，H2的产率：AB段小于BC段，故④正确；化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，C点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡，故⑤错误。]
13．(1)1.875×10－4 mol·L－1·s－1 4～5 s (2)aceg
14．(1)> (2)80% (3)AC
解析 (1)随着反应的进行，反应物浓度降低，正反应速率减慢，a处v正>b处v正；b处反应达到平衡，b处v正＝b处v逆，所以a处v正>b处v逆。
(2) 2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)
初始/mol a a 0 0
转化/mol 2x 2x 2x x
平衡/mol a－2x a－2x 2x x
＝0.5，x＝0.4a，CO的平衡转化率为×100%＝80%。
(3)反应达到平衡状态，各物质的浓度保持不变，CO的浓度与CO2的浓度均不再变化，说明反应一定达到平衡状态，故A选；反应前后气体总质量不变，容器体积不变，密度是恒量，混合气体密度保持不变，反应不一定平衡，故B不选；反应前后气体物质的量不同，容器体积不变，压强是变量，反应容器内压强保持不变，反应一定达到平衡状态，故C选；若投料比等于化学计量数之比，则CO和NO的浓度之比是恒量，CO和NO的浓度之比保持不变，反应不一定平衡，故D不选。
15．(1)0.037 5 (2)bd (3)8∶5 (4)22∶3 (5)75%
解析 (1)由图像可知，前10 min，CO2的物质的量减少了(1.00－0.25) mol＝0.75 mol，则v(CO2)＝＝0.037 5 mol·L－1·min－1。(2)反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)之后CO2的物质的量仍然在减小，CH3OH继续增加，说明反应未达到平衡，a不符合题意；由方程式CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)可知，反应前后气体的物质的量发生改变，即容器中混合气体的压强一直在改变，则混合气体的压强不随时间的变化而变化时，说明反应达到化学平衡，b符合题意；化学平衡的本质特征是正、逆反应速率相等，而生成H2O和生成CH3OH均表示正反应速率，即单位时间内生成1 mol H2O，同时生成1 mol CH3OH不能说明反应达到平衡，c不符合题意；由化学方程式CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)可知，反应前后气体的物质的量发生改变，气体的总质量不变，即混合气体的平均相对分子质量一直在改变，故混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化说明反应达到化学平衡，d符合题意；由题干信息可知，反应过程中气体总质量保持不变，容器的体积保持不变，即混合气体的密度一直保持不变，则混合气体的密度不随时间的变化而变化不能说明反应达到化学平衡，e不符合题意；化学平衡的本质特征是正、逆反应速率相等，CO2和CH3OH的反应速率之比为1∶1，未告知正、逆反应速率，故不能说明反应达到化学平衡，f不符合题意。
(3)根据三段式分析：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
起始/mol 1 3 0 0
转化/mol 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡/mol 0.25 0.75 0.75 0.75
根据恒温恒容时，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，故反应前与平衡时的压强之比为(1＋3) mol∶(0.25＋0.75＋0.75＋0.75) mol＝8∶5。(4)由(3)分析可知，平衡混合气体中CO2(g)和H2(g)的质量之比是(0.25×44) g∶(0.75×2) g＝22∶3。(5)由(3)分析可知，平衡时H2的转化率为×100%＝75%。