2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第二節(jié)第1課時(shí)化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡常數(shù)課時(shí)檢測(cè)含解析新人教版選擇性必修1

PAGE10-化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡常數(shù)(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括8小題，每小題6分，共48分)1．已知298K時(shí)，反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－198kJ·mol－1，將此溫度下的2molSO2和1molO2放在一密閉容器中，在催化劑存在時(shí)進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得反應(yīng)放出的熱量為(忽視能量損失)()A．確定大于198kJ B．確定等于198kJC．確定小于198kJ D．不能確定【解析】選C。SO2和O2反應(yīng)生成SO3的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)為2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－198kJ·mol－1，可逆反應(yīng)不能完全進(jìn)行原委，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不能達(dá)到100%，此溫度下的2molSO2和1molO2放在一密閉容器中，不能生成2molSO3，則反應(yīng)放出的熱量確定小于198kJ，故C正確。2．(2024·欽州高二檢測(cè))在體積固定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2CO(g)＋4H2(g)CH3CH2OH(g)＋H2O(g)。下列敘述中不能說(shuō)明上述反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是()A．體系的壓強(qiáng)不變B．反應(yīng)體系中乙醇的物質(zhì)的量濃度不再變更C．混合氣體的密度不變D．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變【解析】選C。該反應(yīng)為氣體體積縮小的可逆反應(yīng)，壓強(qiáng)為變量，當(dāng)體系的壓強(qiáng)不變時(shí)，表明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，故A不符合題意；反應(yīng)體系中乙醇的物質(zhì)的量濃度不再變更時(shí)，表明正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B不符合題意；該反應(yīng)中混合氣體總質(zhì)量、容器容積為定值，則混合氣體的密度始終不變，不能依據(jù)混合氣體的密度推斷平衡狀態(tài)，故C符合題意；混合氣體總質(zhì)量為定值，混合氣體的物質(zhì)的量為變量，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為變量，當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，表明達(dá)到平衡狀態(tài)，故D不符合題意。3．(2024·湖州高二檢測(cè))已知反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0，向某體積恒定的密閉容器中按體積比2∶1充入SO2和O2在確定條件下發(fā)生反應(yīng)(縱坐標(biāo)Y表示SO3的濃度)。下列說(shuō)法正確的是()A．T1＞T2B．平衡時(shí)，SO2的生成速率等于SO3的生成速率C．當(dāng)混合氣體密度不變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)D．當(dāng)c(SO2)∶c(O2)∶c(SO3)＝2∶1∶2時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)【解析】選B。上升溫度，反應(yīng)速率增大，則到達(dá)平衡的時(shí)間縮短，依據(jù)圖像知，T2條件下達(dá)到平衡的時(shí)間短，則T2＞T1，故A錯(cuò)誤；化學(xué)平衡時(shí)，SO2的生成速率等于SO2的消耗速率，SO2的消耗速率等于SO3的生成速率，故B正確；體積恒定的容器中氣體的密度始終不變，所以當(dāng)混合氣體密度不變時(shí)，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；c(SO2)∶c(O2)∶c(SO3)＝2∶1∶2，不能說(shuō)明各物質(zhì)的濃度不變，所以c(SO2)∶c(O2)∶c(SO3)＝2∶1∶2不愿定達(dá)平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤。4．科學(xué)家始終致力于“人工固氮”的新方法探討。目前合成氨技術(shù)原理為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。在673K、30MPa下，上述合成氨反應(yīng)中n(NH3)和n(H2)隨時(shí)間的變更關(guān)系如圖所示。下列敘述正確的是()A．點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大B．點(diǎn)c處反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)C．點(diǎn)d和點(diǎn)e處的n(N2)不相同D．點(diǎn)e處反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，反應(yīng)停止【解析】選A。A.點(diǎn)a反應(yīng)物的濃度大于點(diǎn)b，濃度越大反應(yīng)速率越快，故點(diǎn)a反應(yīng)速率更大，故A項(xiàng)正確；B.點(diǎn)c之后氫氣的物質(zhì)的量接著減小，說(shuō)明反應(yīng)未達(dá)到平衡，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C.點(diǎn)d、點(diǎn)e對(duì)應(yīng)的氫氣、氨氣的物質(zhì)的量已不再發(fā)生變更，說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，點(diǎn)d和點(diǎn)e處的n(N2)相同，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D.化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡，反應(yīng)并未停止，故D項(xiàng)錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(2024·廊坊高二檢測(cè))在體積可變的密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)。能作為反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)記是()A．單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)生成nmolNO2B．NO2、NO、O2三者的物質(zhì)的量濃度之比為2∶2∶1C．混合氣體的密度不再變更D．容器中氣體壓強(qiáng)不再變更【解析】選C。A、化學(xué)平衡時(shí)單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)生成2nmolNO2，故A錯(cuò)誤；B、NO2、NO、O2三者的物質(zhì)的量濃度之比可能為2∶2∶1，與各物質(zhì)的初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故B錯(cuò)誤；C、混合氣體的密度不再變更，說(shuō)明體積確定，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故C正確；D、依據(jù)pV＝nRT可知，體積、物質(zhì)的量和溫度都是變量，所以容器中氣體壓強(qiáng)不再變更，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤。5．(雙選)Burns和Dainton探討發(fā)覺(jué)Cl2與CO合成COCl2的反應(yīng)機(jī)理如下：①Cl2(g)2Cl·(g)快②CO(g)＋Cl·(g)COCl·(g)快③COCl·(g)＋Cl2(g)COCl2(g)＋Cl·(g)慢其中反應(yīng)②存在v正＝k正c(CO)·c(Cl·)、v逆＝k逆c(COCl·)下列說(shuō)法正確的是()A．反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)③的B．反應(yīng)②的平衡常數(shù)K＝eq\f(k正,k逆)C．要提高合成COCl2的速率，關(guān)鍵是提高反應(yīng)②的速率D．選擇合適的催化劑能加快該反應(yīng)的速率，并提高活化分子百分?jǐn)?shù)【解析】選B、D?；罨茉叫?，反應(yīng)速率越快，則反應(yīng)①的活化能小于反應(yīng)③的活化能，故A錯(cuò)誤；反應(yīng)②存在v正＝k正c(CO)·c(Cl·)、v逆＝k逆c(COCl·)，平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，則K＝eq\f(c（COCl·）,c（CO）·c（Cl·）)＝eq\f(k正,k逆)，故B正確；慢反應(yīng)確定整個(gè)反應(yīng)速率，要提高合成COCl2的速率，關(guān)鍵是提高反應(yīng)③的速率，故C錯(cuò)誤；選擇合適的催化劑能降低反應(yīng)的活化能從而提高活化分子百分?jǐn)?shù)，而加快該反應(yīng)的速率，故D正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2SO2＋O22SO3，起始時(shí)有amol二氧化硫和bmol氧氣，達(dá)到平衡時(shí)有cmol三氧化硫生成，則平衡時(shí)二氧化硫在反應(yīng)混合物中的體積分?jǐn)?shù)為()A．eq\f(100c,ab)×100% B．eq\f(100c,a＋b＋c)×100%C．eq\f(100c,（a－b）＋（a－c）)×100% D．eq\f(100（a－c）,a＋b－0.5c)%【解析】選D。分別列出起始量、轉(zhuǎn)化量和平衡量。2SO2＋O22SO3起始量(mol)ab0轉(zhuǎn)化量(mol)c0.5cc平衡量(mol)a－cb－0.5ccw(SO2)＝eq\f(a－c,（a－c）＋（b－0.5c）＋c)×100%＝eq\f(100（a－c）,a＋b－0.5c)%，故D正確。6．確定溫度下，某恒容容器內(nèi)進(jìn)行可逆反應(yīng)A(g)＋3B(g)2C(g)。下列說(shuō)法正確的是()A．化學(xué)反應(yīng)的限度與反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)B．達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，C的生成速率是A的生成速率的2倍C．達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，容器內(nèi)A、B、C的分子數(shù)比確定為1∶3∶2D．充入1molA和3molB，達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)可生成2molC【解析】選B。A.反應(yīng)轉(zhuǎn)化的限度與反應(yīng)時(shí)間無(wú)關(guān)，與反應(yīng)物自身的性質(zhì)有關(guān)系，A錯(cuò)誤；B.平衡時(shí)不同物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，C的生成速率是A的生成速率的2倍，B正確；C.分子數(shù)關(guān)系與起始量與轉(zhuǎn)化率有關(guān)，則平衡狀態(tài)時(shí)，容器內(nèi)A、B、C的分子數(shù)比不愿定為1∶3∶2，C錯(cuò)誤；D.反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能完全轉(zhuǎn)化，則充入1molA和3molB，達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)生成C小于2mol，D錯(cuò)誤。7．化學(xué)平衡常數(shù)K的數(shù)值大小是衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)記，下列反應(yīng)的平衡常數(shù)數(shù)值如下：2NO(g)N2(g)＋O2(g)K1＝1×10302H2(g)＋O2(g)2H2O(g)K2＝2×10812CO2(g)2CO(g)＋O2(g)K3＝4×10－92以下說(shuō)法正確的是()A．NO分解產(chǎn)生O2的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K1＝c(N2)c(O2)/c(NO)B．水分解產(chǎn)生O2，此時(shí)平衡常數(shù)的數(shù)值約為5×10－80C．NO、H2O、CO2三種化合物分解放出O2的傾向由大到小的依次為NO＞H2O＞CO2D．以上說(shuō)法都不正確【解析】選C。A.常溫下，NO分解產(chǎn)生O2的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式是K1＝eq\f(c（N2）·c（O2）,c2（NO）)，故A錯(cuò)誤；B.2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)K2＝2×1081，所以2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)K3＝eq\f(1,2×1081)＝5×10－82，故B錯(cuò)誤；C.常溫下，NO、H2O、CO2三種化合物分解放出O2的化學(xué)平衡常數(shù)K的數(shù)值慢慢減小，則化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行傾向由大到小的依次為NO＞H2O＞CO2，故C正確；D.因C正確，故D錯(cuò)誤。8．(2024·宣城高二檢測(cè))在恒溫恒容的密閉容器中，能說(shuō)明反應(yīng)X(g)＋Y(g)2Z(g)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是()A．X、Y、Z的分子數(shù)之比為1∶1∶2B．容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變C．容器內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變D．eq\f(c2（Z）,c（X）·c（Y）)為定值【解析】選D。A.X、Y、Z的分子數(shù)之比為1∶1∶2時(shí)，無(wú)法推斷各組分濃度是否接著變更，則無(wú)法推斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；B.容器容積、氣體總質(zhì)量為定值，則混合氣體的密度始終不變，不能據(jù)此推斷平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；C.混合氣體的總質(zhì)量、總物質(zhì)的量為定值，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不變，不能據(jù)此推斷平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；D.該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c2（Z）,c（X）·c（Y）)，eq\f(c2（Z）,c（X）·c（Y）)為定值時(shí)，表明達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確。二、非選擇題(本題包括2小題，共22分)9．(10分)在恒溫、體積為1.0L的密閉容器中通入1.0molN2和xmolH2發(fā)生如下反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，20min后達(dá)到平衡，測(cè)得反應(yīng)放出的熱量為18.4kJ，混合氣體的物質(zhì)的量為1.6mol，容器內(nèi)的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的80%。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)20min內(nèi)，v(N2)＝__________________。(2)該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)______________________________________。(3)下列敘述中能表示該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填序號(hào))。①N2體積分?jǐn)?shù)保持不變②單位時(shí)間斷裂0.3molH—H鍵，同時(shí)生成0.6molN—H鍵③混合氣體的密度不再變更④2v正(H2)＝3v逆(NH3)⑤混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變更【解析】設(shè)平衡時(shí)氮?dú)廪D(zhuǎn)化率為a，則N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起先的量(mol)1.0x0變更的量(mol)a3a2a平衡的量(mol)1.0－ax－3a2aeq\f(1.6,1.0＋x)＝80%，解得x＝1.0，2.0－2a＝1.6，解得a＝0.2＝20%。(1)20min內(nèi)，v(N2)＝eq\f(0.2mol/1L,20min)＝0.01mol·L－1·min－1；(2)0.2mol氮?dú)鈪⒓臃磻?yīng)時(shí)放出18.4kJ熱量，則1mol氮?dú)鈪⒓臃磻?yīng)時(shí)的焓變?yōu)閑q\f(－18.4kJ,0.2mol)＝－92kJ·mol－1，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1；(3)依據(jù)“變量不變達(dá)平衡”原則來(lái)進(jìn)行推斷。①反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)，N2體積分?jǐn)?shù)為變量，當(dāng)其體積分?jǐn)?shù)保持不變時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；②單位時(shí)間斷裂0.3molH—H鍵，同時(shí)生成0.6molN—H鍵，都是指正反應(yīng)速率，無(wú)法說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)不愿定達(dá)平衡，故錯(cuò)誤；③反應(yīng)在恒容條件下進(jìn)行且全部反應(yīng)物均為氣體，密度不是變量，故混合氣體的密度不再變更反應(yīng)不愿定達(dá)平衡，故錯(cuò)誤；④2v正(H2)＝3v逆(NH3)，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；⑤混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為變量，若其不再變更則反應(yīng)達(dá)平衡，故正確，答案選①④⑤。答案：(1)0.010mol·L－1·min－1(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1(3)①④⑤10．(12分)已知2X2(g)＋Y2(g)2Z(g)ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)，在一個(gè)容積固定的容器中加入2molX2和1molY2，在500℃時(shí)充分反應(yīng)達(dá)平衡后Z的濃度為Wmol·L－1，放出熱量bkJ。(1)此反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為_(kāi)___________；若將溫度降低到300℃，則反應(yīng)平衡常數(shù)將________(填“增大”“削減”或“不變”)。(2)能說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是________。A．濃度c(Z)＝2c(Y2)B．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變C．v逆(X2)＝2v正(Y2)D．容器內(nèi)的密度保持不變(3)若將上述容器改為恒壓容器(反應(yīng)器起先體積相同)，相同溫度下起始加入2molX2和1molY2達(dá)到平衡后，Y2的轉(zhuǎn)化率將____________(填“變大”“變小”或“不變”)?！窘馕觥?1)此反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝eq\f(c2（Z）,c2（X2）·c（Y2）)，為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向移動(dòng)，則將溫度降低到300℃，則反應(yīng)平衡常數(shù)將增大；(2)A.濃度c(Z)＝2c(Y2)，與起始量、轉(zhuǎn)化率有關(guān)，不能判定平衡，故不選；B．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，可知物質(zhì)的量不變，為平衡狀態(tài)，故選；C．v逆(X2)＝2v正(Y2)，可知正逆反應(yīng)速率相等，為平衡狀態(tài)，故選；D．容器內(nèi)的密度始終保持不變，不能判定平衡，故不選；(3)若將上述容器改為恒壓容器(反應(yīng)器起先體積相同)，相同溫度下起始加入2molX2和1molY2達(dá)到平衡后，反應(yīng)進(jìn)行時(shí)氣體的物質(zhì)的量減小、體積減小，可看成原平衡增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，Y2的轉(zhuǎn)化率將變大。答案：(1)K＝eq\f(c2（Z）,c2（X2）·c（Y2）)增大(2)BC(3)變大(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題，每小題5分，共10分)1．在2L恒容密閉容器分別投入2molCO和1molO2。進(jìn)行反應(yīng)：2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)。在相同的時(shí)間段(5min)下，測(cè)得CO的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．化學(xué)平衡常數(shù)：K(b)＜K(c)＜K(d)B．a(chǎn)點(diǎn)，v正(O2)＝0.14mol·L－1·min－1C．d點(diǎn)v正(CO)等于a點(diǎn)v正(CO)D．50℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝160【解析】選D。正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，上升溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，則化學(xué)平衡常數(shù)：K(b)＞K(c)＞K(d)，故A錯(cuò)誤；a點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.7，但不能確定反應(yīng)時(shí)間，則不能確定反應(yīng)速率，故B錯(cuò)誤；d點(diǎn)溫度較高，反應(yīng)速率較大，故C錯(cuò)誤；50℃時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為0.8，則2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)起始/mol21轉(zhuǎn)化/mol1.60.81.6平衡/mol0.40.21.6體積為2L，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝eq\f(0.82,0.22×0.1)＝160，故D正確。2．(雙選)在25℃時(shí)，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如表所示：物質(zhì)XYZ初始濃度/mol·L－10.10.20平衡濃度/mol·L－10.050.050.1下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為60%B．增大壓強(qiáng)，使平衡向生成Z的方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大C.反應(yīng)可表示為X＋3Y2Z，其平衡常數(shù)為1600D．變更溫度可以變更此反應(yīng)的平衡常數(shù)【解析】選A、B。A.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為(0.1mol·L－1－0.05mol·L－1)/0.1mol·L－1×100%＝50%，故A錯(cuò)誤；B.增大壓強(qiáng)平衡向生成Z的方向移動(dòng)，但平衡常數(shù)不變，故B錯(cuò)誤；C.K＝c2(Z)/[c(X)·c3(Y)]＝eq\f(0.12,0.05×0.053)＝1600，故C正確；D.平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度變更時(shí)，化學(xué)平衡常數(shù)確定變更，故D正確。二、非選擇題(本題包括1小題，共20分)3．化學(xué)反應(yīng)原理在科研和生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。Ⅰ、利用“化學(xué)蒸氣轉(zhuǎn)移法”制備TaS2晶體，發(fā)生如下反應(yīng)：TaS2(s)＋2I2(g)=TaI4(g)＋S2(g)ΔH＞0(Ⅰ)(1)反應(yīng)(Ⅰ)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝________，(2)若K＝1，向某恒容密閉容器中加入1molI2(g)和足量TaS2(s)，I2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為_(kāi)__