化学必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度第2课时习题

这是一份化学必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度第2课时习题，共17页。试卷主要包含了下列说法中不正确的是，对于以下反应等内容，欢迎下载使用。

第2课时　化学反应的限度
基础过关练
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
题组一　化学反应的限度
1.下列说法中不正确的是(　　)
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.当一个可逆反应达到平衡状态时,这个反应的正反应速率和逆反应速率相等
C.可以通过控制反应条件,使2 mol SO2与1 mol O2反应生成2 mol SO3
D.化学反应的限度可以通过改变条件来改变
2.(2019湖北武汉高一质检)对于可逆反应2SO2+O2 2SO3,在混合气体中充入一定量的18O2,经足够长的时间后,下列有关说法中正确的是(深度解析)
A.18O只存在于O2中
B.18O只存在于O2和SO3中
C.某个二氧化硫分子的相对分子质量可能为66
D.三氧化硫的相对分子质量均为82
3.一定条件下的某可逆反应,其正反应速率v(正)和逆反应速率v(逆)随反应时间的变化如图所示。下列判断不正确的是(　　)

A.t1时刻,v(正)>v(逆)
B.t2时刻,v(正)=v(逆)
C.t2时刻,反应达到最大限度
D.t3时刻,反应停止
题组二　化学平衡状态的标志
4.(2020广东华南师大附中高三阶段检测)可逆反应达到化学平衡时,下列说法不正确的是(　　)
A.正反应速率等于逆反应速率
B.不再继续反应
C.混合物的各成分的百分含量不变
D.同时存在反应物和生成物
5.(2019广东佛山一中等四校高一下期末联考)下列能说明在固定容积的密闭容器中进行的反应:3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)已经达到平衡状态的是(　　)
A.c(H2)∶c(N2)∶c(NH3)=3∶1∶2
B.容器内气体的密度不再改变
C.容器内气体的平均摩尔质量不变
D.氢气消耗的速率是氮气消耗速率的3倍
6.(2020河南郑州高一期中)在一定条件下的密闭容器中,一定能说明反应A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(g)达到平衡状态的是(　　)
A.反应体系的总压强不变
B.2v(B)正=3v(C)逆
C.c(A)∶c(B)=1∶3
D.单位时间内生成2 mol C,同时生成2 mol D
7.(2020山东泰安一中高一期中)对于以下反应:A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g),在一定温度、压强下,在一体积可变的容器中,当下列物理量不再发生变化时就可确定反应一定达到平衡状态的是(　　)
A.容器的体积不再发生变化
B.B的生成速率和D的消耗速率之比为3∶1
C.混合气体的密度不随时间变化
D.B、C、D的分子个数之比为3∶2∶1
8.下列叙述能说明在固定容积的密闭容器中进行的反应:3X(g)+Y(g) 2Z(g)已经达到平衡状态的是(　　)
A.X、Y、Z的物质的量之比为3∶1∶2
B.混合气体的压强不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗3 mol X,同时生成2 mol Z
D.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
题组三　化学反应条件的控制
9.化学反应条件的控制具有重要的现实意义。下列选项中,反应条件的控制不恰当的是(　　)
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
10.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通入过量的空气
A.①③④⑤ B.②③⑤⑥
C.③④⑤⑥ D.①②③④
11.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.在反应2SO2+O2 2SO3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,用碳酸钙粉末比用块状碳酸钙反应要快
12.(2019山东淄博第一中学高一下期中)下列有关化学反应速率和限度的说法不正确的是(　　)
A.实验室用H2O2分解制O2,加MnO2作催化剂后,反应速率明显加快
B.在金属钠与足量水的反应中,增加水的量能加快反应速率
C.在反应2SO2+O2 2SO3中,2 mol SO2和1 mol O2反应生成的SO3的物质的量小于2 mol
D.实验室用锌和盐酸反应制取氢气,用锌粉比锌粒反应要快
题组四　化学平衡的简单计算
13.已知在一定温度下,在体积恒定的密闭容器中发生反应X(g)+3Y(g) 2W(g)+M(g),生成2 mol W和1 mol M时放出a kJ热量,现加入1 mol X(g)和3 mol Y(g),下列说法正确的是(　　)
A.充分反应后,放出热量为a kJ
B.当反应达到平衡状态时,X与W的物质的量浓度之比一定为1∶2
C.当X的物质的量分数不再改变,表明该反应已达平衡
D.若增大Y的浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
14.(2019四川绵阳高二开学考试)在一定温度时,将1 mol A和2 mol B放入容积为5 L的某密闭容器中发生如下反应:A(s)+2B(g) C(g)+2D(g),经5 min后达到平衡,测得容器内B物质的浓度减少了0.2 mol·L-1。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的体积分数为33.3%
C.初始压强和平衡时压强之比为4∶5
D.平衡时B的转化率为50%
15.(2019北京西城高一下期末)汽车尾气中含有CO、NO等有害气体,某新型催化剂能促使NO、CO转化为两种无毒气体。T ℃时,将0.8 mol NO和0.8 mol CO充入容积为2 L的密闭容器中,模拟汽车尾气转化,容器中NO的物质的量随时间变化如图所示。


(1)NO、CO转化为两种无毒气体的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)反应开始至10 min,v(NO)=　　　　mol/(L·min)。 
(3)下列说法正确的是　　　　。 
a.新型催化剂可以加快NO、CO的转化
b.该反应进行到10 min时达到化学平衡状态
c.平衡时CO的浓度是0.4 mol/L
16.(2019湖北沙市中学高一下月考)在2 L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(单位为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末

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.2 min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

能力提升练
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
题组一　化学反应的限度
1.(2020江西宜春高一期中,)下列说法正确的是(　　)
A.H2(g)+I2(g) 2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正、逆反应速率不变
B.C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g),气体的总物质的量不再改变不能说明反应已达平衡状态
C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g) 2C(?)已达平衡,则A、C不能同时是气体
D.1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出的热量为Q1;在相同温度和压强下,当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收的热量为Q2,则Q2等于Q1
2.(2019河南省实验中学高一下期中,)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
3.()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~t3时,反应不再发生
C.t2时,容器内有1.5 mol Y
D.t2~t3时,X、Y的物质的量均没有发生变化
4.(2020浙江金华高一期中,)在一个绝热、容积不变的密闭容器中发生N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。下列各项能说明该反应已经达到平衡状态的是(　　)
A.容器内气体的总质量保持不变
B.断裂1 mol 键的同时断裂3 mol H—H键
C.容器中H2的浓度保持不变
D.v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2

题组二　化学平衡状态的标志
5.(2020宁夏青铜峡高级中学高一期中,)CO和H2在一定条件下可以合成乙醇(CH3CH2OH):2CO(g)+4H2(g) CH3CH2OH(g)+H2O(g),下列叙述中能说明上述反应在一定条件下已达到平衡状态的是(　　)
A.CO全部转化为乙醇
B.反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化
C.正反应和逆反应的化学反应速率均为零
D.CO和H2以1∶2的物质的量之比反应生成乙醇
6.(2020江苏泰州中学高一期中,)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(深度解析)
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
④混合气体的颜色不再改变
⑤混合气体的密度不再改变
⑥混合气体的压强不再改变
⑦混合气体的物质的量不再改变
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦
C.①③④⑤ D.全部
7.(双选)(2020河南新乡高一月考,)一定条件下,将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生反应:3A(g)+B(g) C(g)+2D(g)。2 min末该反应达到平衡,生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断正确的是(深度解析)

A.当混合气体的密度不再改变时,该反应不一定达到平衡状态
B.2 min后,加压会使正反应速率加快,逆反应速率变慢
C.从2 min到3 min过程中,气体的压强不会变化
D.反应过程中A和B的转化率之比为3∶1
8.(2019浙江台州5校高一下期中联考,)某同学为探究FeCl3与KI反应是否存在反应限度,设计了如下实验方案(FeCl3溶液、KI溶液浓度均为0.1 mol·L-1),最合理的方案是(　　)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.方案1 B.方案2
C.方案3 D.方案4
题组三　化学反应条件的控制
9.()工业制硫酸中的一步重要反应是SO2在400~500 ℃和常压下的催化氧化:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),这是一个正反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行,下述相关说法中错误的是(　　)
A.反应温度选择400~500 ℃是从该反应催化剂的催化活性、反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果
B.因为在常压下该反应的速率和SO2的转化率已经很高了,所以选择常压条件主要是从生产成本角度考虑
C.为提高SO2的转化率,应适当提高O2的浓度
D.使用催化剂是为了加快反应速率,提高SO3产率
10.(双选)(2020江苏苏州高一期中,)硫酸是一种重要的化工产品,目前主要采用“接触法”进行生产。有关接触氧化反应2SO2+O22SO3的说法正确的是(　　)
A.只要选择适宜的条件,SO2和O2就能全部转化为SO3
B.该反应达到平衡后,反应就完全停止了,即正、逆反应速率为零
C.若用18O原子组成的O2参加反应,平衡时SO2中也会含有18O
D.在工业合成SO3时,要同时考虑反应速率和反应能达到的限度两方面的问题
11.(2020陕西咸阳实验中学高一月考,)工业上利用氢气与氮气在高温、高压、催化剂作用下制取氨气:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),这是一个正反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行,下列有关说法中错误的是(　　)
A.使用催化剂是为了加快反应速率,提高生产效率
B.在上述条件下,H2不可能100%转化为NH3
C.为了提高H2的转化率,应适当提高N2的浓度
D.达到平衡时,N2的浓度和H2的浓度之比为1∶3
题组四　化学平衡的综合计算
12.(双选)(2020江苏江阴高级中学高一期中,)一定温度下,将3 mol SO2和1 mol O2充入一恒容密闭容器中,在催化剂存在下进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),若2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成2 mol SO3(g),放出的热量为197 kJ,当达到反应限度时,下列说法中正确的是(　　)
A.达到反应限度时,生成的SO3为2 mol
B.达到反应限度时,反应放出的热量一定小于197 kJ
C.达到反应限度时SO2、O2、SO3的分子数之比一定为2∶1∶2
D.达到反应限度时SO2的消耗速率必定等于SO3的消耗速率
13.(2020江苏盐城高一期中,)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时达到平衡。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
14.(2020北京和平街第一中学高一期中,)在一定条件下,在2 L密闭容器中发生反应:3A(g)+B(g) 2C(g)。开始时加入4 mol A、6 mol B、2 mol C,在5 min末测得C的物质的量是4 mol。下列说法不正确的是(　　)
A.用A的浓度变化表示反应的平均速率为0.1 mol/(L·min)
B.在5 min末测得B的浓度为2.5 mol/L
C.若再充入1 mol B化学反应速率会增大
D.若将容器的体积变为3 L,化学反应速率降低
15.(2019四川乐山十校高一下期中联考,)固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。某科学实验将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如图中曲线Ⅱ所示。a、b、c、d、e括号内数据表示坐标。

(1)a~b、b~c、c~d,d~e四段中,平均反应速率最大的是　　　　,该时间段内CO2的平均反应速率是　　　　　　。 
(2)若在反应中加入了催化剂,则反应过程将变为图中的曲线　　　　(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。 
(3)平衡时CO2的转化率是　　　　　　;反应前后容器内的压强之比是　　　　　　　。 























答案全解全析
基础过关练
1.C　当一个可逆反应达到平衡状态时,反应物的转化率最大,就是这个反应在该条件下所能达到的限度,A正确;对于可逆反应,达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,B正确;2SO2+O2 2SO3是可逆反应,无论怎样控制条件,反应物的转化率也不可能达到100%,即2 mol SO2与1 mol O2反应不会生成2 mol SO3,C错误;化学反应的限度可通过改变条件,如温度、压强等来改变,D正确。
2.C　由于2SO2+O2 2SO3为可逆反应,故18O存在于O2、SO3、SO2中,A、B项错误;SO2分子中有一个18O时,它的相对分子质量为66,C项正确;不同的SO3分子中可能含有数目不等的18O,其相对分子质量不止一种,D错误。
方法技巧　对于任何一个可逆反应,在其反应体系中,正反应和逆反应始终共同存在。所以在反应体系中加入18O2后,经充分反应,18O将会存在于SO2、SO3和O2中,且分子中的O可能部分为18O,也有可能全部为18O。同样,普通O也会存在于SO2、SO3和O2中,且分子中的O可能部分为普通O,也可能全部为普通O。
3.D　根据题图可知,在t1时刻,v(正)>v(逆),反应正向进行,A正确;t2时刻,v(正)=v(逆),反应处于平衡状态,B正确;t2时刻,反应处于平衡状态,该反应达到最大限度,C正确;t3时刻,反应处于平衡状态,此时反应仍然在进行,只是任何物质的浓度都保持不变,D错误。
4.B　可逆反应达到化学平衡时,任何物质的浓度不变,所以用同一物质表示的正反应速率与逆反应速率相等,A正确;可逆反应达到化学平衡时,化学反应仍然在进行,B错误;可逆反应达到化学平衡时,反应混合物中任何一种组成成分的物质的量及质量不变,反应混合物总质量不变,所以反应混合物的各成分的百分含量不变,C正确;可逆反应的特征是反应物不能完全转化为生成物,所以达到平衡时同时存在反应物和生成物,D正确。
5.C　平衡时各物质的物质的量取决于起始量以及转化率,所以c(H2)∶c(N2)∶c(NH3)=3∶1∶2无法判断是否达到平衡状态,A错误;由质量守恒定律可知,反应过程中气体质量始终不变,固定容积的密闭容器中混合气体的密度始终不变,所以容器内气体的密度不再改变,无法判断是否达到平衡状态,B错误;该反应是一个气体体积减小的反应,由质量守恒定律可知,反应过程中气体质量不变,则容器内气体的平均摩尔质量不变,能表明反应已达到平衡状态,C正确;氢气消耗的速率和氮气消耗的速率均为正反应速率,氢气消耗的速率是氮气消耗速率的3倍,无法判断是否达到平衡状态,D错误。
6.B　该反应是反应前后气体体积相等的反应,所以无论反应是否达到平衡,体系的总压强都不变,A错误;任何时刻都有2v(B)正=3v(C)正,2v(B)正=3v(C)逆,说明v正=v逆,反应达到平衡状态,B正确;c(A)∶c(B)=1∶3不能说明反应达到平衡状态,C错误;单位时间内生成2 mol C,同时生成2 mol D,均表示正反应方向,D错误。
7.C　A为固体,反应前后气体的化学计量数之和相等,反应过程中气体体积不变,所以容器体积不变不能说明反应达到了平衡状态,A错误;无论反应是否达到平衡状态,B的生成速率和D的消耗速率之比始终为3∶1,B错误;在反应过程中容器容积不变,气体的质量发生变化,所以混合气体的密度不随时间变化能证明该反应达到平衡状态,C正确;平衡时物质的浓度不再发生变化,但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系,平衡时的浓度取决于起始物质的配料比以及转化的程度,D错误。
8.B　平衡时各物质的物质的量不再发生变化,但不一定相等或满足某种关系,平衡时物质的物质的量取决于起始物质的配料比以及转化的程度,A错误;反应前后气体体积不同,故压强不变时说明反应达到平衡状态,B正确;消耗X和生成Z都是正反应方向,不能说明反应达到平衡状态,C错误;化学反应遵循质量守恒定律,混合气体的总质量始终不变,D错误。
9.D　A项,为防止铁生锈,可在其表面涂一层防锈油漆,阻止铁与空气、水接触;B项,面粉厂、加油站周围的空气中存在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;C项,MnO2对KClO3的分解起催化作用,可以加快化学反应速率;D项,降温会减慢H2O2的分解速率。
10.C　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,并通入过量的空气。燃料的着火点是其固有的性质,不可改变,故①②项措施不可行。
11.A　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,使反应速率加快,D正确。
12.B　MnO2是H2O2分解反应的催化剂,加入MnO2,反应速率明显加快,A正确;在金属钠与足量水的反应中,增加水的量,物质的浓度不变,因此不能改变化学反应速率,B错误;SO2转化为SO3的反应是可逆反应,因此2 mol SO2和1 mol O2反应生成的SO3小于2 mol,C正确;实验室用锌和盐酸反应制取氢气,若用锌粉,反应物间的接触面积更大,所以用锌粉的反应速率比用锌粒快,D正确。
13.C　该反应为可逆反应,不能进行完全,故放出的热量小于a kJ,A错误;X和W分别为反应物和生成物,当反应达到平衡状态时,X与W的物质的量浓度之比不一定为1∶2,B错误;当X的物质的量分数不再变化时,反应达到平衡,C正确;若增大反应物浓度,一段时间后,正、逆反应速率均会增大,D错误。
14.B　5 min后达到平衡,测得容器内B的浓度减少了0.2 mol·L-1,故消耗的B的物质的量为5 L×0.2 mol·L-1=1 mol,则
A(s)+2B(g) C(g)+2D(g)
起始(mol) 1 2 0 0
转化(mol) 0.5 1 0.5 1
平衡(mol) 0.5 1 0.5 1
在5 min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为0.5mol5 L5min=0.02 mol·L-1·min-1,A正确;A是固体,所以平衡时B的体积分数为1mol1mol+0.5mol+1mol×100%=40%,B不正确;A是固体,所以初始时的压强与平衡时的压强之比为2∶(1+0.5+1)=4∶5,C正确;平衡时B的转化率为1mol2mol×100%=50%,D正确。
15.答案　(1)2CO+2NO N2+2CO2　(2)0.02　(3)ab
解析　(1)NO和CO在催化剂存在的条件下反应产生无毒的N2和CO2,然后根据原子守恒和得失电子守恒,可得该反应的化学方程式为2CO+2NO N2+2CO2。
(2)v(NO)=(0.8-0.4)mol2 L10min=0.02 mol/(L·min)。
(3)催化剂可以加快反应速率,所以使用新型催化剂可以加快NO、CO的转化,a正确;根据题图可知,该反应进行到10 min时,NO的物质的量不再发生变化,说明反应达到化学平衡状态,b正确;平衡时CO的物质的量是0.4 mol,由于容器的容积为2 L,所以CO的浓度是0.2 mol/L,c错误。
16.答案　(1)2.2 mol　1.2 mol
(2)2X(s)+5Y(g) 2P(g)+3Q(g)
(3)0.125 mol·L-1·min-1　25.5%
(4)abe
解析　根据题表中的数据可知,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-1×2 L=0.3 mol,因此2 min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∶0.3 mol=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,2 min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0.5mol2 L2min=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0.7 mol、2.7 mol、0.8 mol、1.2 mol,Q在混合气体中的体积分数为1.2mol2.7mol+0.8mol+1.2mol×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。
能力提升练
1.D　H2(g)+I2(g) 2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,压强增大,则正、逆反应速率均增大,A错误;C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g),气体的总物质的量会随着反应进行而变化,当其不再改变时说明反应已达平衡状态,B错误;反应2A(?)+B(g) 2C(?)的两边,气体化学计量数之和不可能相等,故不管A、C是什么状态,若压强不再随时间变化,说明反应已达平衡状态,C错误。
2.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。
3.D　t1时v(逆)不为零,故正、逆反应都在进行,A错误;t2时反应达到平衡,平衡状态是动态平衡,反应仍在进行,B错误;若1 mol X完全转化,生成1.5 mol Y,t2时反应达到平衡状态,反应物不可能完全转化,所以生成的Y小于1.5 mol,C错误;t2~t3内反应处于平衡状态,反应达到平衡后,各物质的物质的量不再变化,D正确。
4.C　容器内气体的总质量始终不变,A错误;断裂键和断裂H—H键都表示正反应,B错误;根据化学平衡的定义,各组分的浓度不再改变时说明反应达到平衡,C正确;反应速率之比等于各物质的化学计量数之比,故根据v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2不能判断是否达到平衡,D错误。
5.B　该反应为可逆反应,CO不可能全部转化为乙醇,A错误;反应体系中乙醇的物质的量浓度不再发生变化,说明正反应速率与逆反应速率相等,反应达到平衡状态,B正确;化学平衡状态是动态平衡,所以平衡时正反应速率和逆反应速率不等于零,C错误;CO和H2以1∶2的物质的量之比反应生成乙醇,并不能确定正反应速率与逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡状态,D错误。
6.A　①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2,说明正、逆反应速率相等,反应已达到平衡状态,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的同时都生成2n mol NO,错误;③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,错误;④有色气体的颜色不变,则表示NO2的浓度不再变化,说明反应已达到平衡状态,正确;⑤气体体积固定、反应前后质量守恒,密度始终不变,故混合气体的密度不再改变,不能说明反应达到平衡状态,错误;⑥反应前后ΔV(g)≠0,压强不变,则各物质的含量不再变化,说明反应已达到平衡状态,正确;⑦由于ΔV(g)≠0,混合气体的物质的量不再改变,说明反应已达到平衡状态,正确。
归纳提升　化学反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量、有颜色体系的颜色等均不再发生变化。
7.AC　反应前后各物质均为气体,反应过程中气体的质量和容器的体积始终不变,因此混合气体的密度不再改变时,该反应不一定达到平衡状态,A正确;2 min后,加压,各物质浓度均增大,正、逆反应速率都加快,B错误;从2 min到3 min过程中,反应处于平衡状态,气体的压强不会变化,C正确;将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,反应过程中A和B的转化率之比为1∶1,D错误。
规律方法　对于可逆反应,当改变温度、压强(改变容器容积),对反应体系进行稀释时,这些条件的改变对正、逆反应速率的改变趋势是一致的,即若升高反应体系的温度,无论是正反应速率还是逆反应速率,均增大;同样当增大体系压强,使反应物和生成物浓度均增大时,其正、逆反应速率也均增大,但正、逆反应速率的增大幅度可能会有不同,造成正、逆反应速率不相等,致使平衡发生移动。
8.D　过量的KI溶液和FeCl3溶液发生氧化还原反应生成Fe2+和I2,反应后的溶液中加入CCl4,如有机层呈紫红色,则说明生成I2,向含Fe3+的溶液中滴加几滴KSCN溶液,溶液显红色,所以可取上层清液滴加KSCN溶液,若溶液显红色,则说明Fe3+没有反应完,故D正确。
9.D　化工生产中生产条件的选择主要从反应速率和原料的转化率两方面考虑,同时也要考虑实际情况如生产成本等。选择温度时,从速率角度考虑需要高温,但是该反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,原料的转化率降低,选择400~500 ℃是从该反应催化剂的催化活性、反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果,A正确;在二氧化硫的催化氧化反应中,常压下二氧化硫的转化率已经很高,增大压强会增加成本,B正确;适当增大氧气的量,可以提高二氧化硫的转化率,C正确;使用催化剂能加快化学反应的速率,缩短反应的时间,提高生产效率,但不能提高SO3的产率,D错误。
10.CD　2SO2+O2 2SO3为可逆反应,SO2和O2不可能全部转化为SO3,A错误;反应达到平衡后,正、逆反应速率相等,但反应速率不为零,反应没有停止,B错误;2SO2+O2 2SO3是可逆反应,若用18O原子组成的O2参加反应,平衡时SO2、O2、SO3中都会出现18O,C正确;升高温度反应速率加快,但平衡逆向移动,降低温度平衡正向移动,但反应速率变慢,所以在工业合成SO3时,要同时考虑反应速率和反应能达到的限度两个方面,D正确。
11.D　催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率,提高生产效率,故A正确;N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)是可逆反应,H2不可能100%转化为NH3,故B正确;适当提高N2的浓度可使平衡正向移动,提高H2的转化率,故C正确;达到平衡时,N2的浓度和H2的浓度之比与投料比有关,不一定为1∶3,故D错误。
12.BD　达到反应限度时,生成的SO3小于2 mol,A错误;该反应不能进行到底,达到反应限度时反应放出的热量小于197 kJ,B正确;达到反应限度时SO2、O2、SO3的分子数之比不一定为2∶1∶2,C错误;达到反应限度时,正、逆反应速率相等,即SO2的消耗速率等于SO2的生成速率,又化学反应速率与化学计量数成正比,则SO3的消耗速率与SO2的生成速率相等,所以SO2的消耗速率等于SO3的消耗速率,D正确。
13.B　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;
3A(g) + B(g) 2C(g)+xD(g)
起始: 6 mol　　 5 mol　 0 mol　0 mol
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化学方程式中各物质化学计量数之比可知x=2,A错误;B的转化率为1mol5mol×100%=20%,B正确;平衡时A的浓度为3mol4 L=0.75 mol·L-1,C错误;用B表示该反应在5 s内的化学反应速率为1mol4 L5 s=0.05 mol·L-1·s-1,D错误。
14.A　在5 min末测得C的物质的量是4 mol,则C的物质的量变化量为2 mol,根据化学计量数与反应中各物质的物质的量变化量的关系可知,A的物质的量变化量为32×2 mol=3 mol,用A的浓度变化表示反应的平均速率为3mol2 L5min=0.3 mol/(L·min),A错误;根据化学计量数与反应中各物质的物质的量变化量的关系,在5 min末B的物质的量=6 mol-12×2 mol=5 mol,则B的浓度为5mol2 L=2.5 mol/L,B正确;若再充入1 mol B,B的浓度增大,化学反应速率会增大,C正确;若将容器的体积变为3 L,反应体系中各组分的浓度减小,化学反应速率降低,D正确。
15.答案　(1)a~b　13 mol/(L·min)　
(2)Ⅰ　(3)33.3%　7∶5
解析　(1)刚开始时,反应物的浓度大,所以平均反应速率最大的是a~b段;0~1 min内,v(H2)=8mol-6mol2 L1min=1 mol/(L·min),则v(CO2)=13v(H2)=13×1 mol/(L·min)=13 mol/(L·min)。
(2)反应中加入了催化剂,则反应速率加快,达到平衡所用的时间减少,但平衡状态相同,反应过程将变为图中的曲线Ⅰ。
(3)平衡时n(H2)=2 mol,则反应消耗的氢气为8 mol-2 mol=6 mol,消耗的二氧化碳为6 mol×13=2 mol,故平衡时CO2的转化率是2mol6mol×100%≈33.3%;平衡时生成的CH3OH、H2O的物质的量均为6 mol×13=2 mol,反应前后容器内的压强之比等于反应前后气体的物质的量之比,则反应前后压强之比为(6 mol+8 mol)∶(6 mol-2 mol+2 mol+2 mol+2 mol)=7∶5。