第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制
必备知识基础练 进阶训练第一层
知识点一 化学反应的限度
1.对于可逆反应2SO2+O22SO3,在混合气体中充入一定量的18O2,足够长的时间后,18O原子( )
A.只存在于O2中 B.只存在于O2和SO3中
C.只存在于O2和SO2中 D.存在于SO2、O2和SO3中
2.化学反应H2(g)+I2(g)2HI(g)在持续加热的条件下进行,向密闭容器中充入2 mol H2和3 mol I2(g),充分反应后,该密闭容器中( )
A.2 mol H2已耗尽
B.3 mol I2(g)已耗尽
C.HI的物质的量等于4 mol
D.HI的物质的量小于4 mol
3.下列关于化学反应限度的说法正确的是( )
A.当一个可逆反应达到平衡状态时,就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B.可以通过延长化学反应时间改变化学反应限度
C.平衡状态是一种静止的状态,因为反应物和生成物的浓度不再改变
D.化学反应的限度不可以通过改变条件而发生改变
4.下列关于化学平衡的说法中,不正确的是( )
A.当可逆反应达到平衡时,正、逆反应速率都为零
B.当可逆反应达到化学平衡时,正、逆反应速率一定相等
C.当可逆反应达到化学平衡后,改变某些条件可以使平衡破坏
D.当可逆反应达到平衡时,尽管正、逆反应都还在进行,但各物质的浓度保持不变
5.
向一密闭容器中放入1 mol X,进行可逆反应2X(g)3Y(g),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
B.t2时,容器内有1.5 mol Y
C.t2~t3时,反应不再发生
D.t2~t3时,X、Y的物质的量均没有发生变化
6.一定温度和压强下N2+3H22NH3反应达到平衡后,下列说法中正确的是( )
A.N2与H2不再化合,NH3不再分解
B.N2、H2化合成NH3的反应速率等于NH3分解的反应速率
C.H2、NH3的体积分数相等
D.N2、H2、NH3的物质的量浓度相等
7.(双选)在一密闭容器中进行反应: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0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是( )
A.SO2为0.4 mol·L-1、O2为0.2 mol·L-1
B.SO2为0.25 mol·L-1
C.SO2为0.15 mol·L-1、SO3为0.25 mol·L-1
D.SO3为0.4 mol·L-1
8.可逆反应:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),在容积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2︰2︰1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦ C.①③④⑤ D.全部
9.下列可以证明2HI(g)H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是( )
①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI ②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂 ③温度和体积一定时,混合气体密度不再变化 ④v(H2)=v(I2)=0.5v(HI) ⑤c(HI)︰c(H2)︰c(I2)=2︰1︰1
⑥温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化 ⑦温度和体积一定时,容器内压强不再变化 ⑧温度和压强一定时,混合气体的平均相对分子质量不再变化 ⑨温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化
A.②③④⑤⑥ B.②⑥⑦⑧⑨
C.①②⑥⑧ D.②⑥⑨
10.(双选)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( )
测定时刻/s 浓度 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2A(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
知识点二 化学反应条件的控制
11.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是( )
①提高燃料的着火点 ②降低燃料的着火点 ③将固体燃料粉碎 ④将液体燃料雾化处理 ⑤将煤进行气化处理 ⑥通入适当过量的空气
A.①③④⑤ B.②③⑤⑥
C.③④⑤⑥ D.①②③④
12.化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中,不恰当的是( )
A.为防止铁生锈,在其表面涂一层防锈油漆
B.为防止火灾,在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火
C.为加快KClO3的分解速率而加入MnO2
D.降温加快H2O2的分解速率
13.硫酸是一种重要的化工产品,硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前硫酸的重要生产方法是“接触法”,有关接触氧化反应2SO2+O22SO3的说法不正确的是( )
A.该反应为可逆反应,故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B.达到平衡后,反应就停止了,故此时正、逆反应速率相等且均为0
C.一定条件下,向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,则从反应开始到达平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,某一时刻,正、逆反应速率相等
D.在利用上述反应生产三氧化硫时,要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
14.(双选)下列说法不正确的是( )
A.已知工业合成氨是一个放热的可逆反应,所以升高温度正反应速率减小,逆反应速率增大
B.实验室通过分解H2O2制备O2,加入MnO2后,反应速率明显加快
C.在2SO2+O22SO3反应中,SO2的转化率不能达到100%
D.实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2,碳酸钙块状越大,反应越快
15.下面是合成氨的简要流程示意图:
沿X路线回去的物质是( )
A.N2和H2 B.催化剂
C.N2 D.H2
16.安全性是汽车发展需要解决的重要问题,安全气囊设计的基本思路是在汽车发生碰撞时,迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子,使乘员扑在气袋上,避免或减缓人与汽车的二次碰撞,从而达到保护乘员的目的。气囊中的气体是由化学反应产生的,选择或设计化学反应时需要考虑下列哪些角度( )
①反应速率 ②反应限度 ③气体的量
④气体毒性 ⑤反应的能量变化
A.①③④ B.①②③④
C.①②③④⑤ D.①③④⑤
关键能力综合练 进阶训练第二层
一、选择题:每小题只有一个选项符合题意。
1.下列关于反应3B(g)C(g)+D(g)的说法不正确的是( )
A.某时刻测得v正(B)=v逆(B),说明反应达到了化学平衡状态
B.反应达到化学平衡后,反应物和生成物的浓度不再改变
C.反应达到平衡后,反应就停止了
D.上述反应中,B不可能全部转化为C和D
2.在一定温度下的恒容容器中,发生反应:2A(g)+B(s)C(g)+D(g),下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是( )
①混合气体的压强不变 ②混合气体的密度不变
③C(g)的物质的量浓度不变 ④容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2︰1︰1 ⑤单位时间内生成n mol C,同时生成n mol D ⑥单位时间内生成n mol D,同时生成2n mol A
A.①②⑤ B.②③⑤ C.②③⑥ D.①③⑥
3.
800 ℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化如图所示。则以下说法错误的是( )
A.发生的反应可表示为2A(g)2B(g)+C(g)
B.前2 min A的分解速率为0.1 mol/(L·min)
C.开始时,正、逆反应同时开始
D.2 min时,A、B、C的浓度之比为2︰3︰1
4.恒温下,物质的量之比为2︰1的SO2和O2的混合气体在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反应为放热反应):n(SO2)随时间变化关系如下表:
时间/min 0 1 2 3 4 5
n(SO2)/mol 0.20 0.16 0.13 0.11 0.08 0.08
下列说法正确的是( )
A.当容器中气体的密度不变时,该反应达到平衡状态
B.该反应进行到第3 min时,逆反应速率小于正反应速率
C.从反应开始到达到平衡,用SO3表示的平均反应速率为0.01 mol/(L·min)
D.容器内达到平衡状态时的压强与起始时的压强之比为5︰4
5.在4 L密闭容器中充入6 mol A气体和5 mol B气体,在一定条件下发生反应:3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g),5 s达到平衡。达到平衡时,生成了2 mol C,经测定D的浓度为0.5 mol·L-1,下列判断正确的是( )
A.x=1
B.B的转化率为20%
C.平衡时A的浓度为1.50 mol·L-1
D.B的平均反应速率为0.2 mol·L-1·s-1
二、选择题:每小题有一个或两个选项符合题意。
6.一定温度下,在某容器中进行如下可逆反应,当混合气体的平均摩尔质量不再改变时,能说明反应达到平衡状态的是( )
A.恒容时发生反应:A(g)+B(g)3C(g)
B.恒压时发生反应:A(g)+B(g)2C(g)
C.恒容时发生反应:A(g)+2B(g)2C(g)+D(g)
D.恒压时发生反应:A(g)+2B(g)3C(g)+D(s)
7.
向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)在一定条件下达到平衡,正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图可得出的正确结论是( )
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.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.Δt1=Δt2时,SO2的转化率:a~b段小于b~c段
8.在一定温度下,将1 mol A和2 mol B放入容积为5 L的某密闭容器中发生反应:A(s)+2B(g)C(g)+2D(g)。5 min后达到平衡,测得容器内B的浓度减少了0.2 mol·L-1,则下列叙述不正确的是( )
A.在5 min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为0.02 mol·L-1·min-1
B.平衡时B的转化率为50%
C.平衡时B的体积分数约为33.3%
D.初始时的压强与平衡时的压强比为1︰1
9.在恒温恒容的容器中,发生反应:H2(g)+CO(g)C(s)+H2O(g),初始时加入平均相对分子质量为15的H2、CO混合气,一段时间后测得气体的平均相对分子质量为16,下列说法正确的是( )
A.当气体的平均相对分子质量为16时该反应达平衡
B.此时CO的转化率为40%
C.反应前后气体的密度之比为5︰4
D.反应前后气体的压强之比为2︰1
三、非选择题
10.在2L密闭容器中进行反应:aX(s)+bY(g)cP(g)+dQ(g),式中a、b、c、d为化学计量数。在0~3 min内,各物质的物质的量( mol)的变化如下表所示:
物质 时间 X Y P Q
起始 0.5
1.0 1.5
2 min末 0.7 2.7 0.8
3 min
2.7
已知2 min内v(Q)=0.075 mol·L-1·min-1,v(P)︰v(Y)=2︰5。
(1)试确定以下物质的相关量:起始时n(Y)=________2 min末时n(Q)=________。
(2)上述反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(3)用Y表示2 min内的反应速率为________。2 min末,Q在混合气体中的体积分数为____________。
(4)在保持温度和容积不变的情况下,下列关于上述反应的叙述不正确的是________。
a.2min内用X表示的反应速率为0.05 mol·L-1·min-1
b.向容器内充入稀有气体Ar(不参与反应),会导致体系压强增大,反应速率加快
c.随着反应的进行,混合气体的平均相对分子质量不再改变即说明反应已经达到平衡
d.随着反应的进行,混合气体的密度不再改变即说明反应已经达到平衡
e.随着反应的进行,混合气体的压强不再改变即说明反应已经达到平衡
学科素养升级练 进阶训练第三层
1.在两个恒容的密闭容器中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混合气体密度不变 ⑦单位时间内,消耗水蒸气质量与生成氢气质量比为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
2.180 ℃时将0.5 mol H2和1 mol CO2通入1 L的恒容密闭容器中,反应生成甲醇蒸汽(CH3OH)和某无机副产物,测得各物质的物质的量随时间的部分变化如图所示,下列说法中正确的是( )
A.该反应的化学方程式:2CO2+4H2===2CH3OH+O2
B.在0~3 min内H2的平均化学反应速率为0.1 mol·L-1·min-1
C.当容器内混合气体密度不再变化时,表明反应已经达到平衡状态
D.在3~10 min内,反应仍未达到平衡状态
3.一定条件下,可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为0),当达平衡时X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol /L,0.3 mol/ L,0.08 mol/L,则下列判断不合理的是( )
A.c1︰c2=1︰3
B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为3︰2
C.X、Y的转化率不相等
D.c1的取值范围为04.在2 L密闭容器中,800 ℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
时间(s) 0 1 2 3 4 5
n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007
(1)如图表示各物质浓度的变化曲线,A点处,v(正)________v(逆),A点正反应速率________B点正反应速率。(用“大于”“小于”或“等于”填空)。
(2)图中表示O2变化的曲线是________。用NO2表示从0~2 s内该反应的平均速率v=________。
(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是________。
a.容器内压强保持不变
b.v(NO)=2v(O2)
c.容器内的密度保持不变
d.v逆(NO2)=2v正(O2)
(4)能使该反应的反应速率增大的是________。
a.适当升高温度
b.及时分离出NO2气体
c.增大O2的浓度
d.选择高效的催化剂
第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制
必备知识基础练
1.答案:D
解析:该反应为可逆反应,在混合气体中充入一定量的18O2,SO2和18O2反应生成SO3中含有18O,同时SO3分解生成SO2和O2,则SO2中含有18O原子,则18O原子存在于O2、SO2和SO3中,D正确。
2.答案:D
解析:由于该反应是可逆反应,所以2 mol H2和3 mol I2(g)不可能完全耗尽,A、B错误;由于该反应是可逆反应,反应物转化率达不到100%,因此HI的物质的量一定小于4 mol,C错误,D正确。
3.答案:A
解析:当一个可逆反应达到平衡状态时,正反应速率等于逆反应速率,就是这个反应在该条件下所能达到的限度,A正确;改变反应条件,如浓度、温度、压强等,化学反应的限度可能发生改变,与延长化学反应时间没有关系,B、D错误;平衡状态是一种动态平衡,C错误。
4.答案:A
解析:可逆反应达到平衡时,v正=v逆≠0,化学平衡应为动态平衡。
5.答案:D
解析:t1时,v正>v逆>0,正、逆反应都在发生,A错误;该反应为可逆反应,1 mol X不能完全反应,所以当反应达到平衡时,容器内Y的物质的量小于1.5 mol,B错误;t2~t3时,v正=v逆>0,反应并未停止,C错误;t2~t3时为化学平衡状态,X、Y的物质的量均不发生变化,D正确。
6.答案:B
解析:平衡时正逆反应速率相等,但不为0,A错误;平衡时正逆反应速率相等,则平衡时N2、H2化合成NH3的反应速率等于NH3分解的反应速率,B正确;平衡时氢气和氨气的体积分数不再发生变化,但不一定相等,C错误;平衡时三者的浓度不再发生变化,但不一定相等,D错误。
7.答案:BC
解析:假设该时刻的SO3全部转化为SO2和O2,则SO2、O2的浓度将分别达到0.4 mol·L-1、0.2 mol·L-1,而假设该时刻的SO2和O2全部化合生成SO3,则SO3的浓度将达到0.4 mol·L-1,由于该反应是可逆反应,三种物质必将同时存在(即可逆反应中的物质均不可能100%转化),A、D错误;当SO3转化0.05 mol·L-1时,生成SO20.05 mol·L-1,即SO2为0.25 mol·L-1,B正确;SO2为0.15 mol·L-1,即SO2反应0.05 mol·L-1,生成SO30.05mol·L-1,则SO3为0.25 mol·L-1,C正确。
8.答案:A
解析:①中单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2,正逆反应速率相等,说明反应已达到平衡状态,故①正确;②无论该反应是否达到平衡状态,单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO,不能据此判断平衡状态,故②错误;③中无论达到平衡与否,用各物质表示的化学反应速率之比都等于化学计量数之比,故③错误;④有色气体的颜色不变,则表示物质的浓度不再变化,说明反应已达到平衡状态,故④正确;⑤气体体积固定、反应前后质量守恒,密度始终不变,不能据此判断平衡状态,故⑤错误;⑥反应前后ΔV(g)≠0,压强不变,意味着各物质的含量不再变化,说明已达到平衡状态,故⑥正确;⑦由于气体的质量不变,气体的平均相对分子质量不变时,说明气体中各物质的物质的量不变,说明反应已达到平衡状态,故⑦正确。
9.答案:D
解析:①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI,不符合对应的化学计量数比;②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂,表明正、逆反应速率相等;③该反应是反应前后气体分子数不变的反应,所以温度和体积一定时混合气体密度始终不变;④未指明正、逆反应;⑤三种物质的浓度比等于相应的化学计量数比时不一定是平衡状态;⑥温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化,符合化学平衡的定义;⑦温度和体积一定时,容器内压强始终不变;⑧温度和压强一定时,混合气体的平均相对分子质量始终不变;⑨温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化,说明碘的浓度不再变化,可以作为达到平衡状态的标志。综上所述,②⑥⑨符合题意,D正确。
10.答案:CD
解析: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正确;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正确。
11.答案:C
解析:理论上,提高燃料燃烧效率的常用方法是增大燃料与空气的接触面积,并通入适当过量的空气。对于①和②,由于燃料的着火点是其固有的性质,不可改变,故这两项措施不可行;③、④、⑤所采取的措施均是为了增大燃料与空气的接触面积。
12.答案:D
解析:防止铁生锈,可在其表面涂一层防锈油漆,阻止铁与潮湿的空气接触,A恰当;面粉厂、加油站周围的空气中飘浮着可燃性的气体或粉尘,遇明火可能会发生爆炸,所以面粉厂、加油站均要严禁烟火,B恰当;加入MnO2,对KClO3的分解起催化作用,可以加快化学反应速率,C恰当;降温会使化学反应速率减小,减慢H2O2的分解速率,D不恰当。
13.答案:B
解析:可逆反应是在一定条件下不能进行彻底的反应,正反应和逆反应同时进行,该反应为可逆反应,故在一定条件下SO2和O2不可能全部转化为SO3,A正确;达到平衡后,正反应速率和逆反应速率相等,是动态平衡,速率不能为0,B错误;一定条件下,向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,则从反应开始到平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,某一时刻,正、逆反应速率相等达到平衡,C正确;反应是放热反应,但为了反应速率需要一定温度,催化剂活性最大,在常温下,二氧化硫的转化率已经很高,加压对转化率影响不大,D正确。
14.答案:AD
解析:升高温度,正逆反应速率都增大,只是增大的程度不同,A错误;MnO2可作H2O2分解的催化剂,加入MnO2后,反应速率明显加快,B正确;可逆反应中,反应物的转化率不可能达到100%,C正确;粉碎固体物质,可增大反应物的接触面积,反应速率加快,D错误。
15.答案:A
解析:合成氨工业中,利用氨易液化,分离出N2、H2循环使用,可使平衡向正反应方向移动,则氨气的产率增大,所以沿X路线回去的物质是N2、H2。
16.答案:B
解析:安全气囊设计的基本思路是在汽车发生碰撞时,迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子,使乘员扑在气袋上,避免或减缓人与汽车的二次碰撞,从而达到保护乘员的目的,气体由化学反应产生,常用的是氮气,起保护作用时,需要快速产生,即反应速率快,产生气体的量适当,就要考虑限度和量的问题,气体不能使有毒的,即需要考虑的角度有①②③④。
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1.答案:C
解析: 可逆反应中正逆反应速率相等且不为零时,反应达到平衡状态,A正确;可逆反应中,反应达到平衡后,反应物和生成物的浓度不再改变,B正确;可逆反应达到平衡,是动态平衡,正逆反应速率相等,但不为零,反应没有停止,C错误;上述反应为可逆反应,转化率达不到百分之百,故B不可能全部转化为C和D,D正确。
2.答案:C
解析:该反应为反应前后气体体积相等的反应,恒容条件下在达到平衡状态前后体系的压强始终不变,①不能作为平衡状态的判断标志;容积固定,因为此反应有固体参与,气体密度不变说明气体总质量不变,说明此反应达到平衡状态,②可作为平衡状态的判断标志;C(g)的浓度不变说明生成C(g)和消耗C(g)的量相等,说明反应达到平衡状态,③能作为平衡状态的判断标志;非平衡状态下,三种气体的浓度之比也可为2︰1︰1,④不能作为平衡状态的判断标志;单位时间内生成n mol C和n mol D均表示正反应速率,⑤不能作为平衡状态的判断标志;单位时间内生成n mol D,即消耗2n mol A,同时生成2n mol A,表明此时v正(A)=v逆(A),⑥能作为平衡状态的判断标志。
3.答案:C
解析:由图示可知:A浓度减小,B、C浓度逐渐增加,则A为反应物,B、C为生成物,在2 min内三种物质浓度变化比为:2︰2︰1,由于物质的浓度变化比等于方程式中物质的化学计量数的比,方程式为2A(g)2B(g)+C(g),A正确;由图可知前2 min A的Δc(A)=0.2 mol/L,所以v(A)=0.1 mol/(L·min),B正确;在反应开始时由于没有生成物C物质,因此反应是从正反应方向开始,C错误;根据图示可知在2 min时c(A)=0.2 mol/L,c(B)=0.3 mol/L,c(C)=0.1 mol/L,所以2 min时,A、B、C的浓度之比为2︰3︰1,D正确。
4.答案:B
解析:容器容积不变,气体的总质量不变,所以气体的密度始终不变,因此容器内气体的密度不变,不能说明反应达到平衡状态,A错误;根据表中数据可知反应进行到第3 min时没有达到平衡状态,反应向正反应方向进行,则逆反应速率小于正反应速率,B正确;由表格中的数据可知,4 min时反应达到平衡状态,消耗二氧化硫的物质的量为0.20 mol- 0.08 mol=0.12 mol,即生成SO3的物质的量为0.12 mol,浓度是0.06 mol/L,则用SO3表示的平均反应速率为0.06 mol/L÷4 min=0.015 mol/(L·min),C错误;开始时SO2和O2的物质的量分别为0.2 mol、0.1 mol,由表格中的数据计算可知平衡时SO2、O2、SO3的物质的量分别为0.08 mol、0.04 mol、0.12 mol,由其他条件相同时,压强之比等于物质的量之比可知,达到平衡状态时的压强与起始时的压强之比为(0.08+0.04+0.12) mol︰(0.2+0.1) mol=4︰5,D错误。
5.答案:B
解析:达到平衡时,生成了2 mol C,D的物质的量为4 L×0.5 mol/L=2 mol,则:
3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)
起始: 6 mol 5 mol 0 0
转化: 3 mol 1 mol 2 mol x mol
平衡: 3 mol 4 mol 2 mol 2 mol
根据参加反应的各物质的物质的量之比等于方程式中计量数之比,可知x=2,A错误;B的转化率为×100%=20%,B正确;平衡时A的浓度为=0.75 mol/L,C错误;B表示该反应在5 min内的化学反应速率为=0.05 mol·L-1·s-1,D错误。
6.答案:AD
解析:恒容时发生反应A(g)+B(g)3C(g),气体的总质量始终不变,反应前后气体总物质的量发生变化,当气体的平均摩尔质量不再改变时,能说明反应达到平衡状态,A正确;恒压时发生反应A(g)+B(g)2C(g),混合气体的总质量和总物质的量均不变,平均摩尔质量不再改变不能说明反应达到平衡状态,B错误;恒容时发生反应A(g)+2B(g)2C(g)+D(g),混合气体的总质量和总物质的量始终不变,平均摩尔质量始终不变,不能说明反应达到平衡状态,C错误;恒压时发生反应A(g)+2B(g)3C(g)+D(s),反应前后混合气体的总质量发生变化,混合气体的总物质的量一定,气体的平均摩尔质量不再改变时,能说明反应达到平衡状态,D正确。
7.答案:D
解析: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,且保持不变,c点对应的正反应速率显然还在改变,故一定未达到平衡,A错误;a到b时正反应速率增加,反应物浓度不断减小,B错误;随着反应的进行,反应物浓度减小,但正反应速率增大,说明体系温度升高,正反应是放热反应,即反应物的总能量高于生成物的总能量,C错误;因为反应一直正向进行且a~c段正反应速率一直在增大,故SO2的转化率:a~b段小于b~c段,D正确。
8.答案:CD
解析:测得容器内B的浓度减少了0.2 mol·L-1,则C的浓度增加量为0.1 mol·L-1,因此在5 min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为=0.02 mol·L-1·min-1,A正确;消耗B的物质的量为0.2 mol·L-1×5 L =1 mol,则平衡时B的转化率为×100%=50%,B正确;消耗B的物质的量为1 mol,生成C、D的物质的量分别为0.5 mol、1 mol,A是固体,所以平衡时B的体积分数为×100%=40%,C错误;一定条件下气体压强之比等于气体的物质的量之比,A是固体,所以初始时的压强与平衡时的压强比为=4︰5,D错误。
9.答案:C
解析:设初始时加入H2、CO分别为xmol、y mol,则由平均相对分子质量为15,可知=15,解得x︰y=1︰1;设初始时加入H2、CO都为1 mol,则
H2(g)+CO(g)===C(s)+H2O(g)
初始量/mol 1 1 0 0
变化量/mol z z z z
一段时间后量/mol 1-z 1-z z z
由题意可知:=16,解得z=0.5。当气体的平均相对分子质量为16时,正、逆反应速率不一定相等,因此该反应不一定达到平衡,A错误;根据上述分析,此时CO的转化率为×100%=50%,B错误;恒容容器中,气体的密度之比等于气体的质量之比,为30 g︰24 g=5︰4,C正确;恒温恒容时,气体的压强之比等于其物质的量之比,即反应前后气体的压强之比为2mol︰(2-0.5) mol=4︰3,D错误.
10.答案:(1)2.2 mol 1.2 mol (2)2X(s)+5Y(g)2P(g)+3Q(g) (3)0.125 mol·L-1·mol-1 25.5% (4)abe
解析:根据表格中的数据,可知2 min末反应达到平衡状态,2 min内v(Q)=0.075 mol·L-1·min-1,则Δc(Q)=v(Q)×t=0.075 mol·L-1·min-1×2 min=0.15 mol·L-1,Δn(Q)=0.15 mol·L-1×2L=0.3 mol, 因此2min末Q的物质的量为1.5 mol-0.3 mol=1.2 mol。v(P)︰v(Y)=2︰5,则Δn(P)︰Δn(Y)=2︰5=0.2︰Δn(Y),解得Δn(Y)=0.5 mol,则起始时Y的物质的量为2.7 mol-0.5 mol=2.2 mol。Δn(X)︰Δn(Y)︰Δn(P)︰Δn(Q)=0.2 mol︰0.5 mol︰0.2 mol︰0.3mol=2︰5︰2︰3=a︰b︰c︰d,因此该反应的化学方程式为2X(s)+5Y(g)2P(g)+3Q(g)。
(1)根据上述分析可知,起始时n(Y)= 2.2 mol,2min末时n(Q)=1.2 mol。
(2)根据上述分析可知,该反应的化学方程式为2X(s)+5Y(g)2P(g)+3Q(g)。
(3)2 min内用Y表示的反应速率为=0.125 mol·L-1·min-1。根据上述分析可知,2 min 末,X(s)、Y(g)、P(g)、Q(g)的物质的量分别为0.7mol、2.7 mol、0.8 mol、1.2 mol,Q在混合气体中的本积分数为×100%=25.5%。
(4)X为固体,不能用X表示反应速率,故a错误;容器的体积不变,向容器内充入稀有气体Ar(不参与反应),气体的浓度不变,反应速率不变,故b错误;X为固体,该反应前后气体的体积不变,但气体的质量发生变化,因此随着反应的进行,混合气体的平均相对分子质量不再改变即说明反应已经达到平衡,故c正确;X为固体,该反应前后气体的体积不变,但气体的质量发生变化,因此随着反应的进行,混合气体的密度不再改变即说明反应已经达到平衡,故d正确;X为固体,该反应前后气体的体积不变,容器中气体的压强始终不变,混合气体的压强不再改变,不能说明反应已经达到平衡,故e错误。
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1.答案:D
解析:混合气体的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值,质量不变,乙中气体的质量和物质的量都是不变的,不能说明,①错误;同样乙中压强不再发生变化时,也不能说明,②错误;各种组分的浓度不再发生变化,但各种组分的浓度不一定相等,③错误,④正确;⑤中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,正确;密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程乙中质量和容积始终是不变的,⑥错误;⑦中反应速率的方向是相同的,速率之比是相应的化学计量数之比,因此⑦中的关系始终成立,⑦错误。
2.答案:B
解析:由图知,消耗n(CO2)=(1-0.9) mol=0.1 mol、n(H2)=(0.5-0.2) mol=0.3 mol、n(CH3OH)=0.1 mol,同一反应中参加反应的各物质的物质的量之比等于其分子个数之比,则N(CO2)︰N(H2)︰N(CH3OH)=0.1 mol︰0.3 mol︰0.1 mol=1︰3︰1,根据原子守恒知,还生成H2O,所以反应方程式为CO2+3H2===CH3OH+H2O,A错误;v(H2)=0.3 mol/(1 L×3 min)=0.1 mol·L-1·min-1,B正确;反应前后气体总质量不变、容器体积不变,则反应前后气体密度始终不变,所以气体密度不能作为平衡状态判断标准,C错误;在3 min时各物质物质的量不变,反应达到平衡状态,则在3~10 min内,反应达到平衡状态,D错误。
3.答案:C
解析:若反应向正反应进行到达平衡,X、Y的浓度最大,Z的浓度最小,假定完全反应,则:
X(g)+3Y(g)2Z(g)
开始(mol/L): c1 c2 c3
变化(mol/L): 0.04 0.12 0.08
平衡(mol/L): 0.1 0.3 0.08
所以c1=0.14、 c2=0.42、 c3=0。
若反应向逆反应进行到达平衡,X、Y的浓度最小,Z的浓度最大,假定完全反应,则:
X(g)+3Y(g)2Z(g)
开始(mol/L): c1 c2 c3
变化(mol/L): 0.1 0.3 0.2
平衡(mol/L): 0.1 0.3 0.08
所以c1=0 、c2=0、 c3=0.28。
X 和Y平衡浓度为1︰3,变化的量为1︰3,所以起始量为1︰3,c1︰c2=1︰3,A正确;平衡时,Y和Z的生成速率之比为化学方程式系数之比为3︰2,B正确;X、Y的变化量之比和起始量之比相同,所以转化率相同,C错误;由于为可逆反应,物质不能完全转化所以起始时浓度范围为04.答案:(1)大于 大于 (2)d 0.003 mol·L-1·s-1 (3)ad (4)acd
解析:(1)A点处生成物的浓度仍然增加,反应向正反应方向进行,因此v(正)大于v(逆),A点反应物浓度大于B点反应物浓度,因此正反应速率A点大于B点。(2)图中c、d表示的曲线浓度降低,是反应物。根据表中数据可知起始时NO的浓度是0.02 mol÷2 L=0.01 mol·L-1,所以c表示NO,则表示O2变化的曲线是d。用NO2表示从0~2 s内该反应的平均速率v(NO2)=v(NO)==0.003 mol·L-1·s-1。(3)反应前后气体体积发生变化,则当容器内压强保持不变时,说明反应达到平衡状态,a正确;v(NO)=2v(O2),式中没有指明反应方向,不一定达到平衡状态,b错误;反应过程中气体质量和容积始终不变,因此容器内的密度始终不变,则容器内的密度保持不变,不能说明达到平衡状态,c错误;反应速率之比是相应的化学计量数之比,则v逆(NO2)=2v正(O2)=v正(NO2),正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,d正确。(4)适当升高温度反应速率加快,a正确;及时分离出NO2,气体浓度降低,反应速率降低,b错误;增大O2的浓度反应速率加快,c正确;选择高效的催化剂反应速率加快,d正确。