2024人教版新教材高中化学选择性必修1同步练习--第1课时　化学平衡状态（含解析）

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2024人教版新教材高中化学选择性必修1
第二节　化学平衡
第1课时　化学平衡状态
基础过关练
题组一　可逆反应
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.可逆反应达到化学平衡状态时,反应体系中各物质的浓度相等
D.可逆反应中反应物和生成物同时存在
2.(2022江西九校联考)在一个恒容密闭容器中进行如下反应:2X2(g)+Y2(g) 2Z(g),反应开始时X2、Y2、Z的浓度分别为
0.2 mol·L-1、0.2 mol·L-1、0。当反应达到平衡时,可能存在的数据是(　　)
A.Z的浓度为0.2 mol·L-1
B.Y2的浓度为0.1 mol·L-1
C.X2的浓度为0.1 mol·L-1
D.X2的浓度为0.4 mol·L-1
题组二　化学平衡状态的理解与应用
3.(2020安徽蚌埠五中期中)在一定条件下,使SO2和O2在一密闭容器中进行反应,下列说法中不正确的是(　　)
A.反应开始时,正反应速率最大,逆反应速率为零
B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后为零
C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后不变
D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后不变
4.一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入1 mol COCl2(g),发生反应COCl2(g) Cl2(g)+CO(g),反应过程中测得的有关数据如下表所示。下列说法不正确的是(　　)
t/s 2 4 6 8
n(Cl2)/mol 0.30 0.39 0.40 0.40
A.6 s时反应处于平衡状态,容器内的压强不再随时间而改变
B.6 s后,反应停止,不再进行
C.8 s时反应容器中各物质的浓度与6 s时相同
D.生成Cl2的平均反应速率:v(0~2 s)>v(2~4 s)
题组三　化学平衡状态的标志及其判断
5.(2022山东邹城一中月考)用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应为3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g)。一定条件下,在恒容密闭容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是(　　)
A.3v(N2)=v(H2)
B.v正(HCl)=4v正(SiCl4)
C.混合气体密度保持不变
D.c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)=1∶3∶6
6.(2021江苏如皋第一阶段检测)在一定温度下,恒容密闭容器中反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)达到平衡的标志是(　　)
A.容器内混合气体的密度不再变化
B.断裂2 mol O—H键的同时形成1 mol H—H键
C.容器内混合气体的压强不再变化
D.消耗3 mol Fe的同时生成1 mol Fe3O4
能力提升练
题组一　化学平衡状态的综合判断
1.将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭真空容器中(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:H2NCOONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)。下列各项:①2v(NH3)=v(CO2);②密闭容器中压强不变;③密闭容器中混合气体的密度不变;④密闭容器中氨气的体积分数不变;⑤密闭容器中c(NH3)不变。能判断该反应已经达到化学平衡状态的是(　　)
A.②③⑤　　　B.②③④
C.①④　　　D.全部
2.(2020浙江温州期末)反应X(s)+2Y(g) 2W(g)　ΔH=
-a kJ·mol-1(a>0),一定温度下,在恒容的密闭容器中,加入1 mol X和
2 mol Y发生反应,下列说法正确的是(　　)
A.充分反应后,放出的热量为a kJ
B.当Y与W的物质的量浓度之比为1∶1时,表明该反应一定已达到平衡状态
C.当容器内气体的密度不再改变时,表明该反应一定已达到平衡状态
D.当该反应达到平衡状态时,X和Y的转化率之比为1∶2
3.将0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2的是(　　)
实验 编号 实验操作 实验现象
① 滴入KSCN溶液 溶液变红色
② 滴入AgNO3溶液 有黄色沉淀生成
③ 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 有蓝色沉淀生成
④ 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色
A.①　　B.②④　　C.③④　　D.①②
题组二　化学平衡的相关计算
4.某容积可变的密闭容器,盛有适量的A和B的混合气体,在一定条件下发生反应:A(g)+3B(g) 2C(g)。若维持温度和压强不变,当达到平衡时容器的容积为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 L
②原混合气体的体积为1.1V L
③反应达到平衡时消耗气体A 0.05V L
④反应达到平衡时消耗气体B 0.05V L
A.②③　　　B.②④　　　C.①③　　　D.①④
5.(2021山东滕州一中训练)一定温度下,把2.5 mol A和2.5 mol B混合充入容积为2 L的密闭容器里,发生如下反应:3A(g)+B(s) xC(g)+2D(g),经5 s 反应达平衡,在此5 s内C的平均反应速率为
0.2 mol·L-1·s-1,同时生成1 mol D。下列叙述中不正确的是(　　)
A.反应达到平衡状态时A的转化率为60%
B.x=4
C.若混合气体的密度不再变化,则该可逆反应达到化学平衡状态
D.反应达到平衡状态时,相同条件下容器内气体的压强与起始时压强之比为6∶5
答案全解全析
基础过关练
1.C　可逆反应达到化学平衡状态时,反应体系中各物质的浓度保持不变,但不一定相等。
2.C　利用极限法将0.2 mol·L-1 X2全部转化为生成物,反应体系中X2、Y2、Z的浓度分别为0、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,而可逆反应中反应物不可能全部转化为生成物,所以反应达到平衡时,03.B　在一定条件下,反应开始时,反应物的浓度最大,正反应速率最大,生成物的浓度为零,逆反应速率为零,A正确;随着反应的进行,反应物的浓度减小,可逆反应不能进行到底,则正反应速率最后不为零,B错误;随着反应的进行,生成物的浓度增大,逆反应速率逐渐增大,最后不变,正、逆反应速率相等,C正确;随着反应的进行,反应物的浓度减小,正反应速率逐渐减小,最后不变,D正确。
4.B　由题表数据可知,6 s时化学反应处于平衡状态,恒容密闭容器内气体总物质的量保持不变,因而压强不再变化,故A正确;6 s时反应处于平衡状态,反应不会停止,仍在进行,故B错误;6~8 s反应处于平衡状态,容器中各物质的浓度不再发生变化,故C正确;0~2 s生成Cl2 0.30 mol,2~4 s生成Cl2 0.09 mol,可知0~2 s内生成Cl2的平均反应速率大,故D正确。
5.C　未指明反应速率的方向,不能说明反应达到平衡状态,A错误;都表示正反应速率,不能说明反应达到平衡状态,B错误;该反应有固体生成,在恒容密闭容器中,混合气体的密度保持不变说明混合气体的总质量不变,可说明该反应达到平衡状态,C正确;起始浓度未知,当c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)=1∶3∶6时不能说明反应达到平衡状态,D错误。
6.A　反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)是气体质量变化的反应,反应过程中容器容积不变,则气体密度是变量,当容器内混合气体的密度不再变化时,反应达到平衡,A正确;断裂2 mol O—H键的同时形成1 mol H—H键都表示的是正反应速率,不能说明反应达到平衡,B错误;反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)是气体体积不变的反应,反应过程中压强一直不变,容器内混合气体的压强不再变化不能说明反应达到平衡,C错误;消耗3 mol Fe的同时生成1 mol Fe3O4都表示的是正反应速率,不能说明反应达到平衡,D错误。
规律方法　　化学平衡状态的判断依据
(1)正反应速率与逆反应速率相等且不为0。
①对于同一物质,该物质的生成速率等于它的消耗速率;
②对于不同物质,化学反应速率之比等于化学方程式中其相应的化学计量数之比,但必须是不同方向的反应速率。
(2)反应体系中“变量不变”。
能力提升练
1.A　2v(NH3)=v(CO2),没有说明是正反应速率还是逆反应速率,也不符合化学计量数的比例关系,①错误;该反应是气体体积增大的反应,密闭容器中压强不变能说明反应达到平衡状态,②正确;根据ρ(气体)=,气体质量是变量,容器体积不变,密闭容器中混合气体的密度不变能说明反应达到平衡状态,③正确;反应生成的NH3(g)、CO2(g)的物质的量之比始终是2∶1,因此密闭容器中氨气的体积分数不变不能说明反应达到平衡状态,④错误;密闭容器中c(NH3)不变,能说明反应达到平衡状态,⑤正确。
2.C　可逆反应中反应物不能完全转化为生成物,则充分反应后,放出的热量小于a kJ,A错误;不能确定平衡时Y与W的物质的量浓度之比,B错误;X为固体,反应过程中气体的质量一直在变化,容器的容积不变,当反应达到平衡状态时,气体的质量不再变化,则容器内气体的密度不变时能说明反应达到平衡状态,C正确;按照化学计量数之比加入原料,X和Y的转化率相等,D错误。
3.A　将0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合后,I-过量,若不是可逆反应,Fe3+全部转化为Fe2+,则溶液中无Fe3+,故只需要证明溶液中含Fe3+,即能证明存在化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2。①向溶液中滴入KSCN溶液,溶液变红,说明溶液中有Fe3+,正确;②溶液中I-过量,向溶液中滴入AgNO3溶液,无论是否存在题述平衡,都会有黄色沉淀生成,错误;③无论是否存在题述平衡,溶液中均存在Fe2+,滴入K3[Fe(CN)6]溶液后均有蓝色沉淀生成,错误;④无论是否存在题述平衡,溶液中均有I2,滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色,错误。
4.A　根据反应A(g)+3B(g) 2C(g),各物质体积变化量为0.05V L、0.15V L、0.1V L,则生成C的体积等于反应后混合气体减少的总体积,即0.1V L,消耗气体A的体积等于混合气体减少的总体积的,消耗气体B的体积等于混合气体减少的总体积的1.5倍,由于平衡时气体总体积减少0.1V L,故原混合气体的体积应为V L+0.1V L=1.1V L。
5.D　经5 s反应达到平衡,在此5 s内C的平均反应速率为0.2 mol·L-1·s-1,则生成C的物质的量为0.2 mol·L-1·s-1×2 L×5 s=2 mol,同时生成1 mol D,则,解得x=4,列“三段式”如下:
3A(g)+B(s) 4C(g)+2D(g)
起始(mol) 2.5 2.5 0 0
转化(mol) 1.5 0.5 2 1
平衡(mol) 1 1.5 2 1
结合转化率=×100%及气体物质的量之比等于压强之比进行计算。反应达到平衡状态时A的转化率为×100%=60%,A正确;x=4,B正确;B为固体,气体的质量为变量,容器的容积不变,则混合气体的密度不再变化时该可逆反应达到化学平衡状态,C正确;反应达到平衡状态时,相同条件下容器内气体的压强与起始时压强之比为(1+2+1)∶2.5=8∶5,D错误。
反思升华　　应用“三段式”法解题的基本思路
①巧设未知数:具体题目要具体分析,灵活设未知数,一般设某物质的转化量为x。②确定三个量:确定平衡体系中各物质的起始量、转化量、平衡量并按“模式”列出。③解题设问题:明确了“始”“转”“平”三个量的具体数据,再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等,得出题目答案。
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