第二节化学平衡 第1课时 化学平衡状态化学平衡常数 课后·训练提升 基础巩固 1.在平衡体系2NO(g十O2(g)一2NO2(g)中通入180组成的氧气，重新达到平衡后， 则180()。 A.只存在于O2中 B.只存在于NO2中 C.只存在于O2和NO2中 D.存在于NO、O2、NO2中 答案D 解析：由于反应2NO(g十O2(g)一2NO2(g)是可逆反应，在通入18O2后，180会随着 正、逆反应的进行，存在于NO、O2、NO2中。 2.在一定条件下，某密闭容器中发生可逆反应2X(g十2Y(g)一3Z(g+2W(g),X、Y 的初始浓度分别为2.5molL1和2.0molL1,达到平衡后，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-I B.c(Z)=2.4 molL-I C.c(W)=1.6 mol-L-1 D.c(W)=2.0 mol-L-1 答案D 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-I,c(W)=2.0 mol-L-!。但 Y不可能完全反应，所以0<c(亿)3.0 mol-L-!,0<c(W)2.0 mol L-,D项错误。 3.一定温度下，在某固定容积的密闭容器中发生可逆反应A(S十3B(g)一3C(g),该 反应达到平衡状态的标志是( A密闭容器内物质的总质量不再改变 B.密闭容器内气体的压强不再改变 C密闭容器内混合气体的总物质的量不再改变 D.密闭容器内混合气体的质量不再改变 答案D 解析：根据质量守恒定律可知，反应前后物质的总质量相等，A项不能作为反应达 到平衡状态的标志；该反应前后气体分子数相等，反应过程中混合气体的总物质的 量始终不变，密闭容器内气体的压强也不变，B、C两项不能作为反应达到平衡状
第二节 化学平衡 第 1 课时 化学平衡状态 化学平衡常数 课后· 基础巩固 1.在平衡体系 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)中通入 18O 组成的氧气,重新达到平衡后, 则 18O( )。 A.只存在于 O2 中 B.只存在于 NO2 中 C.只存在于 O2 和 NO2中 D.存在于 NO、O2、NO2中 答案:D 解析:由于反应 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)是可逆反应,在通入 18O2后, 18O 会随着 正、逆反应的进行,存在于 NO、O2、NO2中。 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 ,达到平衡后,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 答案:D 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<c(Z)<3.0 mol·L -1 ,0<c(W)<2.0 mol·L -1 ,D 项错误。 3.一定温度下,在某固定容积的密闭容器中发生可逆反应 A(s)+3B(g) 3C(g),该 反应达到平衡状态的标志是( )。 A.密闭容器内物质的总质量不再改变 B.密闭容器内气体的压强不再改变 C.密闭容器内混合气体的总物质的量不再改变 D.密闭容器内混合气体的质量不再改变 答案:D 解析:根据质量守恒定律可知,反应前后物质的总质量相等,A 项不能作为反应达 到平衡状态的标志;该反应前后气体分子数相等,反应过程中混合气体的总物质的 量始终不变,密闭容器内气体的压强也不变,B、C 两项不能作为反应达到平衡状
态的标志：由于有固体物质参加反应，所以达到平衡前混合气体的质量是不断变化 的，若混合气体的质量不再变化，则说明反应达到了平衡状态，D项正确。 4.对可逆反应4NH3(g十5O2(g)一4NO(g十6H2O(g),下列叙述正确的是( ) A.达到化学平衡时，4v(O2)=5v逆NO) B.若单位时间内生成x mol NO的同时消耗x mol NH3,则反应达到平衡状态 C达到化学平衡时，若增大容器容积，则正反应速率减小，逆反应速率增大 D.化学反应速率的关系是2vNH3尸3v(H2O) 答案：A 解析：根据用不同物质表示同一反应速率时的关系可知，v(O2):v运NO尸5：4，y NO)厂(O2),代入A项中表达式知"(O2)v(O2),A项正确，N0的生成与 NH3的消耗同时表示正反应速率，B项不正确；达到平衡时，增大容器容积，反应 物、生成物浓度同时减小，正、逆反应速率同时减小，C项不正确：在反应的任意 状态总有vNH3):v(H2O=4:6,即3vNH3=2v(HO),D项不正确。 5.下列说法中，可以证明反应N2(g+3H2(g)一2NH3(g)已达到平衡状态的是 (). A.1个N≡N断裂的同时，有3个H一H形成 B.1个N=N断裂的同时，有3个H一H断裂 C.3个H一H形成的同时，有6个N一H断裂 D.1个N≡N断裂的同时，有6个N一H形成 答案：A 解析：B项，指的均是正反应速率；C项，指的均是逆反应速率；D项，指的均是正反应 速率。 6.生产疏酸的工艺流程中，反应之一是2S02(g+02(g,一2S03(g)△H=-190 kJmol-1。下列描述中能说明上述反应已达到平衡状态的是()。 A.v(O2)=2y逆(SO3) B.容器中气体的平均摩尔质量不随时间而变化 C.如果容器容积是固定的，那么混合气体的密度不随时间而变化 D.单位时间内生成n mol SO3的同时生成n mol O2 答案B 解析：达到化学平衡状态的标志：正反应速率等于逆反应速率。v(O2尸2v(SO3) 时，正、逆反应速率不相等，A项错误；容器中气体的平均摩尔质量不随时间而变 化，说明平衡混合物中各组分含量不变，反应达到平衡状态，B项正确；气体的密度 疆根据质量守恒定律，反应过程中气体的总质量不变容器容积不变，气体的密 度不会发生变化，故容器中气体的密度不随时间而变化，不能说明反应达到平衡，C
态的标志;由于有固体物质参加反应,所以达到平衡前混合气体的质量是不断变化 的,若混合气体的质量不再变化,则说明反应达到了平衡状态,D 项正确。 4.对可逆反应 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是( )。 A.达到化学平衡时,4v 正(O2)=5v 逆(NO) B.若单位时间内生成 x mol NO 的同时消耗 x mol NH3,则反应达到平衡状态 C.达到化学平衡时,若增大容器容积,则正反应速率减小,逆反应速率增大 D.化学反应速率的关系是 2v 正(NH3)=3v 正(H2O) 答案:A 解析:根据用不同物质表示同一反应速率时的关系可知,v 逆(O2)∶v 逆(NO)=5∶4,v 逆(NO)=4 5 v 逆(O2),代入 A 项中表达式知 v 正(O2)=v 逆(O2),A 项正确;NO 的生成与 NH3 的消耗同时表示正反应速率,B 项不正确;达到平衡时,增大容器容积,反应 物、生成物浓度同时减小,正、逆反应速率同时减小,C 项不正确;在反应的任意 状态总有 v 正(NH3)∶v 正(H2O)=4∶6,即 3v 正(NH3)=2v 正(H2O),D 项不正确。 5.下列说法中,可以证明反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)已达到平衡状态的是 ( )。 A.1 个 N≡N 断裂的同时,有 3 个 H—H 形成 B.1 个 N≡N 断裂的同时,有 3 个 H—H 断裂 C.3 个 H—H 形成的同时,有 6 个 N—H 断裂 D.1 个 N≡N 断裂的同时,有 6 个 N—H 形成 答案:A 解析:B 项,指的均是正反应速率;C 项,指的均是逆反应速率;D 项,指的均是正反应 速率。 6.生产硫酸的工艺流程中,反应之一是 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-190 kJ·mol-1。下列描述中能说明上述反应已达到平衡状态的是( )。 A.v 正(O2)=2v 逆(SO3) B.容器中气体的平均摩尔质量不随时间而变化 C.如果容器容积是固定的,那么混合气体的密度不随时间而变化 D.单位时间内生成 n mol SO3 的同时生成 n mol O2 答案:B 解析:达到化学平衡状态的标志:正反应速率等于逆反应速率。v 正(O2)=2v 逆(SO3) 时,正、逆反应速率不相等,A 项错误;容器中气体的平均摩尔质量不随时间而变 化,说明平衡混合物中各组分含量不变,反应达到平衡状态,B 项正确;气体的密度 = 质量 体积,根据质量守恒定律,反应过程中气体的总质量不变,容器容积不变,气体的密 度不会发生变化,故容器中气体的密度不随时间而变化,不能说明反应达到平衡,C
项错误；生成n mol SO3的同时生成n mol O2,正、逆反应速率不相等，反应没有达 到平衡状态，D项错误。 7.在一定温度下，反应H(g十2(g,一HX(g)的平衡常数为10。若将1.0mol的 HX(g)通入容积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于 () A.5% B.17% C.25% D.33% 答案B 解析：相同温度下，反应H(g十X2(g)一HX(g)的平衡常数为10，则HX(g,一 (g十X2(g)的平衡常数为。设达到平衡时氢气的浓度为xmoL-。 HX(g) H2(g)+X2(g) c/(mol-L-1) 1 0 0 c/mol-L-1)2x c+/(mol-L-1)1-2x -前 1-2x 得出HX的分解率为华=17%。 61 8.己知下列反应的平衡常数： H2(g)+S(s)H2S(g)KI S(s)+O2(g)SO2(g)K2 则反应H2(g+S02(g)一O2(g十H2S(g)的平衡常数为( A.K1+K2 B.KI-K2 C.K1K2 D K2 答案D 解析：由平衡常数的定义可知：K1=c型，K2-S02,反应H2+S0一O2+H2S的平衡 c(H2) c(02) 常数K可知K÷ c(H2)c(SO2) 9.某温度下，反应S02(g+02(g,一S03(g)的平衡常数K1=50,在同一温度下，反应 2S03(g)一2S02(g+02(g)的平衡常数K2的值为(). A.2500 B.100 C.4×104 D.2×10-2
项错误;生成 n mol SO3 的同时生成 n mol O2,正、逆反应速率不相等,反应没有达 到平衡状态,D 项错误。 7.在一定温度下,反应1 2 H2(g)+1 2 X2(g) HX(g)的平衡常数为 10。若将 1.0 mol 的 HX(g)通入容积为 1.0 L 的密闭容器中,在该温度时 HX(g)的最大分解率接近于 ( )。 A.5% B.17% C.25% D.33% 答案:B 解析:相同温度下,反应1 2 H2(g)+1 2 X2(g) HX(g)的平衡常数为 10,则 HX(g) 1 2 H2(g)+1 2 X2(g)的平衡常数为 1 10 。设达到平衡时氢气的浓度为 x mol·L -1。 HX(g) 1 2 H2(g) + 1 2 X2(g) c 始/(mol·L -1 ) 1 0 0 c 变/(mol·L -1 ) 2x x x c 平/(mol·L -1 ) 1-2x x x 𝑥 1 2×𝑥 1 2 1-2𝑥 = 1 10 ,x= 1 12 , 得出 HX 的分解率为2𝑥 1 = 1 6 ≈17%。 8.已知下列反应的平衡常数: H2(g)+S(s) H2S(g) K1 S(s)+O2(g) SO2(g) K2 则反应 H2(g)+SO2(g) O2(g)+H2S(g)的平衡常数为( )。 A.K1+K2 B.K1-K2 C.K1K2 D. 𝐾1 𝐾2 答案:D 解析:由平衡常数的定义可知:K1= 𝑐(H2𝑆) 𝑐(H2 ) ,K2= 𝑐(SO2 ) 𝑐(O2 ) ,反应 H2+SO2 O2+H2S 的平衡 常数 K= 𝑐(O2 )·𝑐(H2𝑆) 𝑐(H2 )·𝑐(SO2 ) ,可知 K= 𝐾1 𝐾2 。 9.某温度下,反应 SO2(g)+1 2 O2(g) SO3(g)的平衡常数 K1=50,在同一温度下,反应 2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)的平衡常数 K2 的值为( )。 A.2 500 B.100 C.4×10-4 D.2×10-2
答案C 解析K2-02)c502= =京立4*10. 1 c2(S03) as02)c2(02) 10.一定温度下，在容积为VL的密闭容器中进行反应：aN(g)一bM(g),M、N的物 质的量随时间的变化曲线如图所示： 个物质的量/mol 0tt2 t3时间/min (1)此反应的化学方程式中= (2)加到2时刻，以M的浓度变化表示的平均反应速率为 (3)下列叙述中能说明上述反应已达到平衡状态的是 A.反应中M与N的物质的量之比为1：1 B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化 C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化 D.单位时间内每消耗a mol N,同时生成bmol M 答案：(1)2 2i mol-L-1.min1 (3)C 解析：(1哈= =2-8]moL2。 △n(M) (5-2)mol (2)v(M)=(4-3)mol 1 mol-L-!.min!。 (tzt)min×VL(t2-t)V (3)该反应反应前后气体体积发生改变，因此混合气体的总物质的量会发生改变， 当混合气体的总物质的量不变时反应达到平衡状态。 11.现有反应PCl5(g)PCl(g+C2(g),523K时，将10 mol PC15注入容积为2L的 密闭容器中，平衡时压强为原来的1.5倍。 (1)该温度下该反应的平衡常数K为 (2)PC15的平衡转化率为 答案：(1)2.5(2)50% 解析：设达到平衡时PCl5的转化浓度为x mol-L-I,则 PC1s(g)一PCls(g十Cl2(g) 起始浓度/mol-L-I) 5 0 0 变化浓度/mol-L-!) 中 平衡浓度/mol-L-I) 5-x
答案:C 解析:K2= 𝑐(O2 )·𝑐 2 (𝑆O2 ) 𝑐 2(SO3 ) = 1 [ 𝑐(SO3 ) 𝑐(SO2 )·𝑐 1 2(O2 ) ] 2 = 1 𝐾1 2 = 1 50 2=4×10-4。 10.一定温度下,在容积为 V L 的密闭容器中进行反应:aN(g) bM(g),M、N 的物 质的量随时间的变化曲线如图所示: (1)此反应的化学方程式中𝑎 𝑏 = 。 (2)t1 到 t2 时刻,以 M 的浓度变化表示的平均反应速率为 。 (3)下列叙述中能说明上述反应已达到平衡状态的是 。 A.反应中 M 与 N 的物质的量之比为 1∶1 B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化 C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化 D.单位时间内每消耗 a mol N,同时生成 b mol M 答案:(1)2 (2) 1 (𝑡2 -𝑡1 )𝑉 mol·L -1·min-1 (3)C 解析:(1)𝑎 𝑏 = Δ𝑛(N) Δ𝑛(M) = [-(2-8)]mol (5-2)mol =2。 (2)v(M)= (4-3)mol (𝑡2 -𝑡1 ) 𝑚𝑖𝑛×𝑉L = 1 (𝑡2 -𝑡1 ) 𝑉 mol·L -1·min-1。 (3)该反应反应前后气体体积发生改变,因此混合气体的总物质的量会发生改变, 当混合气体的总物质的量不变时反应达到平衡状态。 11.现有反应 PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g),523 K 时,将 10 mol PCl5 注入容积为 2 L 的 密闭容器中,平衡时压强为原来的 1.5 倍。 (1)该温度下该反应的平衡常数 K 为 ; (2)PCl5 的平衡转化率为 。 答案:(1)2.5 (2)50% 解析:设达到平衡时 PCl5 的转化浓度为 x mol·L -1 ,则 PCl5(g) PCl3(g)+ Cl2(g) 起始浓度/(mol·L -1 ) 5 0 0 变化浓度/(mol·L -1 ) x x x 平衡浓度/(mol·L -1 ) 5-x x x
由题意可知，5x-1.5,解得=2.5。K=(PCc(Cl》-2.5PC5的平衡转化率为 15 c(PCIs) 25molL2×100%=50%。 5mol-L1 拓展提高 1.已知可逆反应2NO2(g)一N2O4(g,下列状态合理且可以判断该反应已经达到平 衡的是( ) ①y正=v逆0的状态 ②NO2全部转变成N2O4的状态 ③cNO2)=cN2O4)的状态 ④N2O4不再分解的状态 ⑤NO2的百分含量不再改变的状态 ⑥体系颜色不再发生变化的状态 A.①④⑥ B.①⑤⑥ C.①③⑥ D.②⑤⑥ 答案B 解析：化学平衡状态的本质特征是正、逆反应速率相等，但不为0，宏观表现是各组 分百分含量保持不变，据此可知①⑤均正确。由于该反应是可逆反应，NO2不可能 全部转化为N2O4,因此②中的状态不存在。③中cNO2)尸CN2O4)是一种特殊情 况，并不能说明反应达到平衡状态。可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应都在进 行，因此④中的状态不存在。反应体系中NO2呈红棕色而N2O4呈无色，体系的颜 色不变就是NO2的浓度不变，说明反应达到平衡状态，故⑥正确。 2.一定条件下，对于可逆反应X(g十3Y(g)一2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别 为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1moL1、0.3 mol-L-!、0.08molL1,则下列判断正确的是( )o A.c1:c2=3:1 B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为2：3 C.X、Y的转化率不相等 D.c1的取值范围为0<c1<0.14moL1 答案D 解析：由于X、Y的平衡浓度之比为1：3，转化浓度亦为1：3，故c1:c2=1:3,X、 Y的转化率相等，A、C两项不正确：平衡时Y和Z的生成速率之比应为3：2，B 项不正确；由可逆反应的特点可知0<c1<0.14 mol-L-!,D项正确。 3.将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应： ①NH4I(s,NH3(g+HI(g)
由题意可知, 5+𝑥 5 =1.5,解得 x=2.5。K= 𝑐(PCl3 )·𝑐(Cl2 ) 𝑐(PCl5 ) =2.5;PCl5 的平衡转化率为 2.5mol·L -1 5mol·L -1 ×100%=50%。 拓展提高 1.已知可逆反应 2NO2(g) N2O4(g),下列状态合理且可以判断该反应已经达到平 衡的是( )。 ①v 正=v 逆≠0 的状态 ②NO2 全部转变成 N2O4的状态 ③c(NO2)=c(N2O4)的状态 ④N2O4 不再分解的状态 ⑤NO2 的百分含量不再改变的状态 ⑥体系颜色不再发生变化的状态 A.①④⑥ B.①⑤⑥ C.①③⑥ D.②⑤⑥ 答案:B 解析:化学平衡状态的本质特征是正、逆反应速率相等,但不为 0,宏观表现是各组 分百分含量保持不变,据此可知①⑤均正确。由于该反应是可逆反应,NO2 不可能 全部转化为 N2O4,因此②中的状态不存在。③中 c(NO2)=c(N2O4)是一种特殊情 况,并不能说明反应达到平衡状态。可逆反应达到平衡状态时,正、逆反应都在进 行,因此④中的状态不存在。反应体系中 NO2 呈红棕色而 N2O4呈无色,体系的颜 色不变就是 NO2 的浓度不变,说明反应达到平衡状态,故⑥正确。 2.一定条件下,对于可逆反应 X(g)+3Y(g) 2Z(g),若 X、Y、Z 的起始浓度分别 为 c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z 的浓度分别为 0.1 mol·L -1、0.3 mol·L -1、0.08 mol·L -1 ,则下列判断正确的是( )。 A.c1∶c2=3∶1 B.平衡时,Y 和 Z 的生成速率之比为 2∶3 C.X、Y 的转化率不相等 D.c1 的取值范围为 0<c1<0.14 mol·L -1 答案:D 解析:由于 X、Y 的平衡浓度之比为 1∶3,转化浓度亦为 1∶3,故 c1∶c2=1∶3,X、 Y 的转化率相等,A、C 两项不正确;平衡时 Y 和 Z 的生成速率之比应为 3∶2,B 项不正确;由可逆反应的特点可知 0<c1<0.14 mol·L -1 ,D 项正确。 3.将固体 NH4I 置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应: ①NH4I(s) NH3(g)+HI(g)