高中化学第二章化学反应速率和化学平衡3-1化学平衡状态同步检测含解析 人教版选修4

高中化学第二章化学反应速率和化学平衡3-1化学平衡状态同步检测含解析 人教版选修4

第1课时　化学平衡状态 记一记 ‎1.可逆反应“两特点”：‎ ‎(1)正、逆两个反应是同一条件下同时进行的。‎ ‎(2)可逆反应中反应物、生成物共存，反应物转化率小于100%。‎ ‎2．化学平衡“五特征”：逆、等、定、动、变。‎ ‎3．平衡状态判断“两依据”：‎ ‎(1)根本依据：v(正)＝v(逆)。‎ ‎(2)直接依据：各组分的浓度保持不变。‎ ‎4．具体判断可逆反应达到平衡状态的方法 ‎(1)从化学反应速率的角度判断(即v正＝v逆≠0)‎ 有两层含义：对于同一物质，该物质的生成速率等于其消耗速率；对于不同的物质，速率之比等于化学方程式中物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。‎ ‎(2)利用“变量”与“不变量”判断 ‎①确定反应中的“变量”，即随反应的进行而变化的量，当变量不再变化时，表明反应已达平衡状态。而当“不变量”不变时，不能判断反应是否处于平衡状态。‎ ‎②常见的变量有：气体的颜色；对于气体体积有变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强；对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量有变化的反应来说，混合气体的平均相对分子质量；对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒客时混合气体的密度等。应当注意，在利用、ρ、n(总)、p(总)判断时要注意反应特点和容器的体积变化问题。‎ 探一探 ‎1.如何判断一个反应是否为可逆反应？‎ ‎[提示]　同一条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行。‎ ‎2．在一个可逆反应中，各物质转化率有没有可能达到100%?‎ ‎[提示]　既然为可逆反应，反应物不可能全部转为生成物，反应物与生成物共存，各物质的转化率不可能为100%。‎ ‎3．若反应体系的总压强不变，该可逆反应一定达平衡了吗？‎ ‎[提示]　不一定，对前后气体体积相等的反应，压强不变不能作为平衡状态的判据。‎ ‎4．若反应体系的气体密度不变，该可逆反应达平衡了吗？‎ - 14 -‎ ‎[提示]　不一定，若可逆反应前后均为气体，且体系的容积不变，密度始终不变，不变量不能作为平衡状态的判断依据。‎ ‎　‎ 判一判 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)反应物和生成物能相互转化的反应都是可逆反应。(×)‎ ‎(2)可逆反应不能进行到底，反应物和生成物并存。(√)‎ ‎(3)可逆反应进行到一定程度时，反应就会停止。(×)‎ ‎(4)可逆反应中反应物的转化率不能达到100%。(√)‎ ‎(5)H2和O2的化合与H2O的分解是可逆反应。(×)‎ ‎(6)乙酸和乙醇的酯化反应与乙酸乙酯在碱性条件下的水解反应是可逆反应。 (×)‎ ‎(7)当一可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且等于零。(×)‎ ‎(8)如果某一可逆反应体系中各种气体物质的浓度不再发生变化，则该反应一定到达平衡。(√)‎ ‎(9)3H2＋N22NH3若反应体系的温度和容积一定，则气体混合物的摩尔质量不变的状态就是化学平衡状态。(√)‎ ‎(10)在绝热的密闭容器中，某一可逆反应体系的温度不再改变的状态就是化学平衡状态。(√)‎ 练一练 ‎1.[2019·烟台高二月考]在密闭容器中于一定条件下进行下列反应：2SO2＋O22SO3，当达到平衡时通入18O2，冉次平衡时，18O存在于 (　　)‎ A．SO2、O2 　　　 B．SO2、SO3‎ C．SO2、O2、SO3 D．O2、SO3‎ 答案：C ‎2．[2019·苏州高二检测]在一定温度下的某容积可变的密闭容器中，建立下列化学平衡：A(g)＋3B(g)2C(g)，能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是 (　　)‎ A．体系的压强不再发生变化 B．3v正(B)＝2v逆(C)‎ C．混合气体密度不再变化 D．消耗1 mol A的同时生成2 mol C 答案：C ‎3．[2019·邯郸高二月考]可逆反应在一定条件下达到化学平衡时，下列说法不jF确的是(　　)‎ - 14 -‎ A．正反应速率等于逆反应速率 B．反应物和生成物浓度不再发生变化 C．反应体系中混合物的组成保持不变 D．正、逆反应速率都为零 答案：D ‎4．[2019·武汉高二检测]一定温度下，可逆反应：A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡状态的标志是 (　　)‎ A．C生成的速率与C分解的速率相等 B．单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol B C．A、B、C三物质的浓度的变化量之比为1∶3∶2‎ D．平衡时A、B、C三物质的分子数之比为1∶3∶2‎ 答案：A 知识点一 可逆反应 ‎1.[2019·陕西黄陵中学高二期末]下列各组中两个反应互为可逆反应的是 (　　)‎ ‎①2H2＋O22H2O与2H2O2H2↑＋O2↑‎ ‎②H2SO4(浓)＋2HBr===2H2O＋Br2＋SO2↑与Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4‎ ‎③2NO2===N2O4与N2O4===2NO2‎ ‎④2SO2＋O22SO3与2SO32SO2＋O2‎ A．①② 　　　B．②③ 　　　C．③④ 　　　D．②④‎ 解析：可逆反应是在同一条件下同时向两个方向进行的反应，①中反应条件不同，不互为可逆反应；②中前一个反应，反应物是浓H2SO4，后一个反应，生成物是H2SO4，不互为可逆反应；③、④中两个反应均互为可逆反应，故C项符合题意。‎ 答案：C ‎2．在一定条件下，某密闭容器中发生可逆反应2X(g)＋2Y(g)3Z(g)＋2W(g)，X、Y的初始浓度分别为2.5 mol·L－1和2.0 mol·L－1，达平衡后，下列各生成物的浓度数据中肯定错误的是 (　　)‎ A．c(Z)＝1.5 mol·L－1 B．c(Z)＝2.4 mol·L－1‎ C. c(W)＝1.6 mol·L－1 D．c(W)＝2.0 mol·L－1‎ 解析：可逆反应中，反应物不可能完全转化。由于反应中X、Y按物质的量之比1∶1反应，所以X过量，若Y完全反应，则c(Z)＝3.0 mol·L－1，c(W)＝2.0 mol·L－1。但Y不可能完全反应，所以0 mol·L－10，将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。‎ ‎(2)在一定条件下，使一定量的A和B气体混合发生2A(g)＋3B(g)4C(g)反应。下列描述中，说明反应已达到平衡状态的是________。‎ a．各物质的浓度之比c(A)∶c(B)∶c(C)＝2∶3∶4‎ b．混合气体中各物质的浓度相等 c．单位时间内，若消耗了a mol A物质，同时也消耗了2a mol C物质 d．混合气体的体积是反应开始前的 ‎(3)298 K时，将20 mL 3x mol·L－1 Na3ASO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL - 14 -‎ ‎ NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋20H－(aq)AsO(aq)＋2I－ (aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。‎ ‎①下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。‎ a．溶液的pH不再变化 b．v(I－)＝2v(AsO)‎ c．c(AsO)/c(AsO)不再变化 d．c(I－)＝y mol·L－1‎ ‎②tm时，v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。‎ ‎③tm时v逆________tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)密度不变时为平衡状态，a正确；对于给定的反应，ΔH一直保持不变，故不能说明反应达到平衡状态．b错误；正反应速率逐渐减小，最后保持不变，c错误；转化率一定时达到平衡，d正确。(2)a项，各物质的浓度之比c(A)∶c(B)∶c(C)＝2∶3∶4，无法判断各组分的浓度是否继续变化，则无法判断平衡状态，错误；b项，混合气体中各物质的浓度相等，无法判断各组分的浓度是否还发生变化，则无法判断是否达到平衡状态，错误；c项，单位时间内若消耗了a mol A物质，同时也消耗了2a mol C物质，表示的是正逆反应速率，且满足计量数关系，说明达到平衡状态，正确；d项，混合气体的体积是反应开始前的，无法判断各组分的百分含量是否变化，则无法判断是否达到平衡状态，错误。 (3)①溶液的pH不再变化，即OH－的浓度不再变化，所以平衡体系中各组分的浓度均不再变化，说明反应达到平衡状态，a项正确；当v正(I－)＝2v逆(AsO)或v逆(I－)＝2v正(AsO)时，反应达到平衡状态，选项中的速率未指明是正反应速率还是逆反应速率，故b项错误；反应达到平衡之前，c(AsO)逐渐减小而c(AsO)逐渐增大，故c(AsO)/c(AsO)逐渐增大，当c(AsO)/c(AsO)不变时，反应达到平衡状态，c项正确；根据离子方程式可知，反应体系中恒有c(I－)＝2c(AsO)，观察图象可知反应达到平衡时c(AsO)＝y mol·L－1，此时c(I－)＝2y mol·L－1，故d项错误。②tm时，平衡向正反应方向移动，v正>v逆；③由图可知，tm时AsO浓度比tn时小，所以tm时的逆反应速率小于tn时的逆反应速率。 ‎ 答案：(1)ad　(2)c　(3)①ac　②大于 ‎ - 14 -‎ ‎③小于　tm时生成物浓度较低 ‎14．恒温下，将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。‎ ‎(1)反应进行到某时刻t时，nt(N2)＝13 mol，nt(NH3)＝6 mol，则a＝________。‎ ‎(2)反应达平衡时，混合气体的体积为716.8 L(标准状况下)，其中NH3的含量(体积分数)为25%，平衡时NH3的物质的量为________。‎ ‎(3)原混合气体与平衡时混合气体的总物质的量之比n(始)：n(平)＝________(写出最简整数比，下同)。‎ ‎(4)达到平衡时，N2和H2的转化率之比α(N2)∶α(H2)＝________。‎ 解析：‎ ‎(1)反应进行到t时，nt(N2)＝13 mol，nt(NH3) ＝6 mol，由化学方程式可知，参加反应的N2的物质的量为3 mol，故N2的起始物质的量为13 mol＋3 mol＝16 mol，即a＝16。‎ ‎(2)反应达平衡时，混合气体的总物质的量n(总)＝＝32 mol，其中NH3的物质的量为32 mol×25%＝8 mol。 ‎ ‎(3)利用差量法计算 ‎ 　　　　　　N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　减少的物质的量 转化量/mol 4 12 8 8‎ 由以上分析可知，每生成8 mol NH3，达到平衡时减少的物质的量为8 mol。由(2)知，平衡时混合气体总物质的量为32 mol，故原混合气体的物质的量为32 mol＋8 mol＝40 mol，原混合气体物质的量与平衡时混合气体的总物质的量之比为40 mol∶32 mol＝5∶4。‎ ‎(4)由(1)(3)知原混合气体中H2的物质的量为40 mol－16 mol＝24 mol，所以达到平衡时，N2和H2的转化率之比α(N2)∶α(H2)＝∶＝1∶2。‎ 答案：(1)16　(2)8 mol　(3)5∶4　(4)1∶2‎ - 14 -‎