追俊学校高中化学 (知识单对点训练课后作业)第二单元第2课时 化学平衡状态

皇泉州民德市追俊学校第2课时 化学平衡状态
[目标要求] 1.了解化学反的可逆性，了解可逆反的概念、特点。

2.理解化学平衡建立的过程。

3.理解化学平衡的特征。

一、可逆反 1．概念
在一条件下，既能向正反方向进行，同时又能向逆反方向进行的反。

如：N 2＋3H 22NH 3。

2．特点
(1)同一条件下，正反和逆反同时发生、同时存在。

(2)反不能进行到底，反物不能实现完全转化。

(3)反体系中，与化学反有关的各种物质同存于同一反体系。

(4)反达到限度时，反仍在进行，没有停止。

二、化学平衡状态 1．含义
在一条件下，当正、逆两个方向的反速率相时，反体系中所有参加反的物质的质量或浓度可以保持恒。

2．特征
①逆：可逆反 ②：v 正＝v 逆 ③：物质恒
④动：动态平衡，反没停止 ⑤变：条件变，平衡移动 三、化学平衡状态的判断 1．看v (正)与v (逆)是否相。

2．看体系中的各物质是否保持恒。

知识点一 可逆反
1．下列反属于可逆反的是( )
A ．H 2和O 2点燃生成H 2O 的反与H 2O 电解生成H 2和O 2的反
B ．CuSO 4吸水形成晶体蓝矾与蓝矾加热失去水分生成CuSO 4
C ．Cl 2溶于水
D ．Na 2O 溶于水 答案 C
解析 A 、B 项的反不是在同一条件下进行，不属于可逆反；D 项反能进行到底，不属于可逆反；同一条件下，Cl 2与水反生成HCl 和HClO ，同时，HCl 和HClO 反生成Cl 2与水，属于可逆反。

2．在密闭容器中进行如下反：X 2(g)＋Y 2(g)
，已知X 2、Y 2、Z 的起始浓度分别为0.1 mol·L －1
、
0.3 mol·L －1
、0.2 mol·L －1
，在一条件下，当反达到平衡时，各物质的浓度有可能是( )
A ．Z 为0.3 mol·L －1
B ．X 2为0.2 mol·L －1
C ．Y 2为0.4 mol·L －1
D ．c (X 2)＋c (Y 2)＋c (Z)＝0.55 mol·L －1
答案 A
解析 可逆反中，反体系中各物质一共存，如果B 、C 选项中的数据存在，则Z 的浓度为0，这是不可
高温、高压 催化剂
能的，A选项符合题意；又因为该反是总体积不变的反，达到平衡时，不论X2、Y2、Z怎么变化，总物质的量不会改变，总浓度也不会改变，即：c(X2)＋c(Y2)＋c(Z)＝0.6 mol·L－1。

知识点二化学平衡状态的判
3．能够说明一个可逆反H2(g)＋I2(g)2HI(g)已达到平衡状态的是( )
A．1 mol H—H键断裂的同时有1 mol H—I键形成
B．1 mol H—H键断裂的同时有2 mol H—I键形成
C．1 mol I—I键断裂的同时有2 mol HI键形成
D．1 mol H—H键断裂的同时有1 mol I—I键形成
答案D
解析断裂反物的化学键和形成生成物的化学键都表示正反，断裂生成物的化学键和形成反物的化学键都表示逆反，只要抓住反方向相反和物质的生成和消耗量符合反方程式，问题便可解决。

4．在一条件下，反：2NO＋O22NO2在容容器中发生，对该反达到平衡的标志的描述中，错误的是( )
A．混合气体的总分子数不再变化
B．混合气体的颜色不再变化
C．容器的总压强不再变化
D．混合气体的总质量不再变化
答案D
解析该反为物质的量改变的反，在容容器中，建立平衡的过程会有压强的改变、总分子数的改变、颜色的改变，一旦这些可变量不变了，则证明平衡建立了，而总质量在任何情况下都不发生变化。

5．在一温度下，反A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是( )
A．单位时间生成n mol的A2，同时生成n mol的AB
B．容器内的总压强不随时间的变化而变化
C．单位时间生成2n mol的AB同时生成n mol的B2
D．平均相对分子质量不随时间变化而变化
答案C
解析该反是体积反，压强不随时间变化，不能证明为平衡状态。

平均式量不随时间变化也不能证明为平衡状态。

如果不是体积反，则这两种情况都能证明为平衡状态。

练基础落实
1．在密闭容器中，充入SO2和18O原子组成的氧气，在一条件下开始反，在达到平衡后，18O存在于( ) A．只存在于氧气中
B．只存在于SO3中
C．只存在于SO2和SO3中
D．SO2、SO3、O2中都存在
答案D
解析该反是可逆反，正反、逆反同时存在；化学平衡是动态平衡，正反发生时，18O存在于SO3中，逆反发生时，SO3中的18O又可以转化到SO2中。

2．可逆反a A(g)＋b B(g)C(g)的正、逆反速率可用各反物或生成物浓度的变化来表示。

下列各关系
式中能说明反已达到平衡状态的是( )
A．av正(A)＝bv正(B) B．bv正(A)＝av逆(B)
C．av正(C)＝cv正(A) D．av正(A)＝bv逆(B)
答案B
解析当正反速率于逆反速率时，可逆反达到平衡状态。

正、逆反速率相有以下几种表现形式：若用同一物质表示：v正＝v逆；若用不同物质表示v逆∶v正＝化学方程式中的化学计量数之比。

根据化学方程式中A、B、C间的计量关系，可知上述四个选项中，只有bv正(A)＝av逆(B)表示正、逆反速率相。

3．可逆反2HI(g)H2(g)＋I2(g)在密闭容器中进行，下列能说明该反已达到平衡状态的是( )
A．容器内压强不随时间变化而变化
B．混合气体总分子数不随时间变化而变化
C．混合气体的颜色不再改变
D．c(H2)与c(I2)保持相
答案C
解析该反为体积不变的反，总分子数不变、压强不变不证明平衡已建立，H2、I2都是生成物且计量数相，二者浓度相也不能证明平衡已建立。

4．可逆反：2NO2＋O2在密闭容器中进行，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 NO2②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反速率之比为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混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A．①④⑥ B．②③⑤
C．①③④ D．①②③④⑤⑥
答案A
5．3 mol H2和1 mol N2放入密闭容器中，使用催化剂发生反：N2＋3H23，从反开始到平衡过程中，
不可能出现的是( )
A．2 mol NH3 B．0.5 mol NH3
C．0.9 mol N2 D．H2和NH3物质的量相
答案A
解析可逆反不可能进行到底。

当生成2 mol NH3时，N2和H2的物质的量均为0，这种情况不可能出现。

练方法技巧
6．在一温度下的刚性密闭容器中，当下列哪些物质量不再发生变化时，表明下述反：
A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)已达到平衡状态( )
①混合气体的压强②混合气体的密度③B的物质的量浓度④气体的总物质的量⑤混合气体的平均相对分子质量⑥物质C的百分含量⑦各气体的物质的量
A．②③⑤⑥⑦ B．①②③⑥⑦
C．②③④⑤⑥ D．①③④⑤⑦
思路：解答本题需要注意以下两点：
(1)判断反达到平衡状态的根本标志是v(正)＝v(逆)和反混合物中各组分的百分含量不变。

(2)物质的状态及反前后气体的化学计量数之间的关系。

答案A
解析A(s)＋2B(s)＋D(g)是反前后气体体积相的反，不管是否平衡，混合气体的压强始终不变，气体的总物质的量也不变，不是判断是否达到平衡的标志。

7．某体积可变的密闭容器，盛有适量的A和B的混合气体，在一条件下发生反：A＋3B2C。

若维持
温度和压强不变，当达到平衡时容器的体积为V L，其中C气体的体积占10%。

下列推断正确的是( )
①原混合气体的体积为1.2V L ②原混合气体的体积为1.1V L ③反达到平衡时气体A消耗掉0.05V L ④反达平衡时气体B消耗掉0.05V L
A．②③ B．②④ C．①③ D．①④
答案A
解析设起始A和B的体积分别为a、b
A ＋3
B 2C
起始的体积(L) a b 0
转化的体积(L) 0.05V 0.15V 10%V
平衡时体积(L) a－0.05V b－0.15V 10%V
a－0.05V＋b－0.15V＋10%V＝V
a＋b＝1.1V
8．已知尾气无害化处理反为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH<0
下列说法不正确的是( )
A．升高温度可使该反的逆反速率降低
B．反达平衡后，CO的反速率保持不变
C．使用高效催化剂可有效提高正、逆反速率
D．单位时间内消耗CO和N2的物质的量之比为2∶1时，反达到平衡
答案A
解析此反的正反是放热反，升高温度，正、逆反速率都增大，但平衡逆移，故A错；加入催化剂，能同程度地提高正、逆反速率，故C正确；平衡时，各成分的反速率保持不变，但不为0，故B正确；消耗CO为v(正)，消耗N2为v(逆)，当单位时间内消耗CO和N2的物质的量之比为2∶1时，均换算为CO的反速率，得v(正)＝v(逆)，达平衡，故D正确。

练综合拓展
9．在200 ℃时，将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入到体积为V L的密闭容器中，发生反：I2(g)＋H2(g)
2HI(g)。

(1)反刚开始时，由于c(H2)＝______，c(I2)＝______，而c(HI)＝______，所以化学反速率____________
最大，而________最小(为零)；
(2)随着反的进行，反混合物中各组分浓度的变化趋势为c (H 2)______，c (I 2)________，而
c (HI)__________，从而化学反速率v 正____________，而v 逆________；
(3)当反进行到v 正与v 逆________时，此可逆反就达到了平衡，若保持外界条件不变时，反混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反物的转化率和生成物的产率及体系的总压强(或各组分的分压)都将________。

答案 (1)a V mol·L －1
b V
mol·L －1
0 v 正 v 逆
(2)减小 减小 增大 减小 增大 (3)相 保持不变
10．有A 、B 、C 三种气体，若起始时取1 mol A 与2 mol B 发生反：A ＋2B
，达到平衡时，c (A)、
c (B)、c (C)之比于v (A)、v (B)、v (C)之比，则达到平衡时A 的物质的量是__________。

答案 0.5 mol
解析 根据反的化学方程式知，v (A)∶v (B)∶v (C)＝1∶2∶2，则c (A)∶c (B)∶c (C)＝1∶2∶2，此时可判断c (B)＝c (C)，因为此反中B 的消耗量于C 的生成量，又于B 的剩余量，则B 消耗了原来的一半，即1 mol ，同时A 消耗了0.5 mol 。

11．将一量的SO 2和含0.7 mol 氧气的空气(忽略CO 2)放入一体积的密闭容器中，550 ℃时，在催化剂作用下发生反：2SO 2＋O 23(正反放热)。

反达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH 溶
液，气体体积减少了21.28 L ；再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O 2，气体的体积又减少了5.6 L(以上气体体积均为状况下的体积)。

(计算结果保留一位小数)
请回答下列问题：
(1)判断该反达到平衡状态的标志是________。

(填字母) a ．SO 2和SO 3浓度相 b ．SO 2百分含量保持不变 c ．容器中气体的压强不变
d ．SO 3的生成速率与SO 2的消耗速率相
e ．容器中混合气体的密度保持不变 (2)欲提高SO 2的转化率，下列措施可行的是
________________________________________________________________________。

(填字母)
a ．向装置中再充入N 2
b ．向装置中再充入O 2
c ．改变反的催化剂
d ．升高温度
(3)求该反达到平衡时SO 2的转化率(用百分数表示)。

(4)若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl 2溶液，生成沉淀多少克？ 答案 (1)bc (2)b (3)消耗氧气的物质的量：
催化剂 △
0．7 mol－5.6 L
22.4 L·mol－1
＝0.45 mol
反的n(SO2)＝0.45 mol×2＝0.9 mol，生成的n(SO3)＝0.9 mol
SO2和SO3的物质的量之和：21.28 L
22.4 L·mol－1
＝0.95 mol 反前SO2的物质的量为：0.95 mol
SO2的转化率：0.9 mol
0.95 mol
×100%＝94.7%
(4)在给条件下溶液呈强酸性，不会产生BaSO3沉淀，因此m(BaSO4)＝0.90 mol×5%×233 g·mol－1＝10.5 g
解析(1)由义判断b正确；由于恒温下的非体积反，压强不变说明气体的总物质的量不变，反达平衡，
c正确；由ρ＝m
V
中m和V都是值，故ρ也始终不变，无法判断是否达到平衡，e错误；SO2和SO3的浓度大小关系不能作为平衡判标志，a错；d中SO3的生成速率和SO2的消耗速率任意时间点都相，d错。

(2)由化学平衡的影响因素可知：下充入N2不改变反混合物各成分浓度，平衡不移动；充入O2则增大了反物O2的浓度，提高了SO2的转化率；催化剂不改变平衡，无法影响SO2的转化率；升高温度会使平衡逆向移动，降低SO2的转化率。

(3)由信息知消耗氧气的物质的量：0.7 mol－5.6 L
22.4 L·mol－1
＝0.45 mol；②反达平衡时SO2和SO3的总
物质的量为：21.28 L
22.4 L·mol－1
＝0.95 mol，因为SO2和SO3的消耗和生成关系为1∶1，所以初始SO2的总量也是0.95 mol；③反的n(SO2)＝0.45 mol×2＝0.9 mol，生成的n(SO3)＝0.9 mol。

所以α(SO2)＝0.9 mol
0.95 mol
×100%＝94.7%。

(4)在给条件下，溶液呈强酸性，BaSO3不会沉淀，因此m(BaSO4)＝0.9 mol×5%×233 g·mol－1＝10.5 g。