第2课时 化学反应的限度
课时训练11 化学反应的限度
基础夯实
1.在容器中充入SO2和只由18O原子组成的氧气(18O2)。在一定条件下达到平衡时,18O存在于( )
A.O2中 B.O2和SO3中
C.SO2和SO3中 D.SO2、SO3和O2中
答案:D
解析:化学平衡的特征之一是动态平衡,达平衡时一方面18O2与SO2结合生成含18O的SO3,另一方面SO3又分解成SO2和O2,因此18O在O2、SO2以及SO3中都有可能存在。
2.一定温度下,在某恒容的密闭容器中,建立化学平衡:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是( )
A.体系的压强不再发生变化
B.v正(CO)=v逆(H2O)
C.生成n mol CO的同时生成n mol H2
D.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
答案:C
解析:A项,由于该反应是一个反应前后气体分子总数不相等的反应,当体系的压强不再发生变化时,说明反应已达到化学平衡状态;B项,根据v正(CO)=v逆(H2O),可知CO的正反应速率等于其逆反应速率,说明反应已达到化学平衡状态;C项,生成CO、H2均表示反应向正反应方向进行,没有表示出正、逆反应速率的关系,不能说明反应已达到化学平衡状态;D项,H—H键断裂和H—O键断裂是两个相反的反应方向,1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键,即消耗1 mol H2的同时消耗了1 mol H2O,可知H2的消耗量等于其生成量,说明反应已达到化学平衡状态。
3.可逆反应达平衡后,下列说法不正确的是( )
A.正反应速率等于逆反应速率
B.不再进行反应
C.混合物的各成分的百分含量不变
D.各反应物的转化率不一定相等
答案:B
解析:可逆反应达平衡后,v(正)=v(逆)且各组分的百分含量不变,故A、C两项正确;由于不知各反应物的初始浓度的关系,因而各反应物的转化率不一定相等,但反应时各反应物按固定的比例进行。
4.导学号52140085已知汽车尾气无害化处理的反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。下列说法不正确的是( )
A.升高温度可使该反应的逆反应速率减小
B.使用高效催化剂可有效增大正反应速率
C.反应达到平衡后,NO的反应速率保持恒定
D.单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时,反应达到平衡
答案:A
解析:升高温度、使用催化剂都会使化学反应速率增大,既包括正反应速率也包括逆反应速率,故A选项错误,B选项正确。反应达到平衡后,正反应速率和逆反应速率相等,因此C、D选项都是正确的。
5.右图是可逆反应X2+3Y22Z2在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线,下列叙述正确的是( )
A.t1时,只有正方向反应
B.t1~t2时,X2的物质的量越来越多
C.t2~t3,反应不再发生
D.t2~t3,各物质的浓度不再发生变化
答案:D
解析:t1时v(正)>v(逆)>0,A项错;由于t1~t2时v(正)>v(逆)>0,反应物X2或Y2物质的量逐渐减少至t2时刻保持不变,B项错;t2~t3达平衡状态,v(正)=v(逆)≠0,C项错。
6.一定条件下,在密闭容器中能表示可逆反应2SO2+O22SO3一定达到平衡状态的是( )
①消耗2 mol SO2的同时生成2 mol SO3
②SO2、O2与SO3的物质的量之比为2∶1∶2
③反应混合物中SO3的浓度不再改变
A.①② B.②③ C.③ D.①
答案:C
解析:消耗SO2指的是v(正),生成SO3也是指v(正),两者速率相等不能表明反应达平衡状态;SO2、O2与SO3的物质的量之比为2∶1∶2,不一定是化学平衡状态;SO3的浓度不再改变,说明v(正)=v(逆),反应达平衡状态。
7.在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),当m、n、p、q为任意整数时,达到平衡的标志是( )
①体系的压强不再改变 ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变 ④各组分的质量分数不再改变 ⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v (D)=m∶n∶p∶q ⑥单位时间内m mol A发生断键反应,同时p mol C也发生断键反应
A.③④⑤⑥ B.②③④⑥
C.①③⑤ D.①④⑥
答案:B
解析:判断化学平衡的根本标志是v(正)=v(逆),⑥中m mol A断键,则同时生成p mol C,而p mol C也发生断键反应,因此对C而言v(正)=v(逆),⑥正确;而⑤中未指明反应速率表示的方向,错误;平衡状态的直接标志是各组分的浓度不再改变,则各组分的质量分数不再改变,③④正确;间接标志是体系的温度不再改变,故②正确。但因(m+n)与(p+q)的相对大小不确定,故①无法确定。若m+n=p+q,则压强始终不变化,此情况下无法说明反应是否平衡,故①错误。因此选B项。
8.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,发生反应:I2(g)+H2(g)2HI(g)。
(1)反应刚开始时,由于c(H2)= ,c(I2)= ,而c(HI)= ,所以化学反应速率 最大,而 最小(为零)。
(2)随着反应的进行,反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2) ,c(I2) ,而c(HI) ,从而化学反应速率v(正) ,而v(逆) 。
(3)当反应进行到v(正)与v(逆) 时,此可逆反应就达到了最大限度,若保持外界条件不变时,混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数都将 。
答案:(1) mol·L-1 mol·L-1 0 v(正)
v(逆) (2)减小 减小 增大 减小 增大 (3)相等 保持不变
解析:可逆反应发生时,正反应速率越来越小,逆反应速率越来越大,反应物的浓度越来越小,生成物的浓度越来越大;平衡时,各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率及体系的总压强都将保持不变。
能力提升
9.某可逆反应在不同反应时刻各物质的变化情况如图所示。
(1)该反应的反应物是 ,生成物是 ,化学方程式为 。
(2)能否计算反应开始至2 min时,用C表示的反应速率?若能,其反应速率为 ,若不能,则其原因是 。
(3)2 min后A、B、C各物质的量不再随时间的变化而变化,说明在这个条件下,反应已达到了 状态,此时正反应速率与逆反应速率 。
答案:(1)A、B C 2A+B2C (2)不能;没有体积,无法计算各物质浓度的变化值 (3)平衡 相等
解析:(1)从图像中的曲线变化可知,A、B为反应物,C为生成物。各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,且该反应一定时间后可达化学平衡状态,属可逆反应,化学方程式为2A+B2C。
(2)不能用C计算该反应的反应速率。因为化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示。本题缺少体积条件,不能求反应速率。
(3)2 min后A、B、C的物质的量不再随时间变化而变化,说明达到化学平衡状态,正反应和逆反应的速率相等。
10.导学号52140086在2 L密闭容器内,800 ℃时,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)上述反应 (填“是”或“不是”)可逆反应。
(2)如图中表示NO2变化曲线的是 。用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v= 。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是 。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内气体的压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.容器内气体的密度保持不变
答案:(1)是 (2)b 1.5×10-3 mol·L-1·s-1 (3)bc
解析:(1)该反应未进行到完全,3 s后达到平衡,故该反应是可逆反应。(2)由平衡体系2NO(g)+O2(g)2NO2(g)知,NO2为生成物,n(NO2)=Δn(NO)=0.020 mol-0.007 mol=0.013 mol,c(NO2)==0.006 5 mol·L-1,故表示NO2变化曲线的为b。
v(NO)===0.003 mol·L-1·s-1,则
v(O2)=v(NO)=0.001 5 mol·L-1·s-1。(3)a项中未指明正、逆反应速率,故无法说明该反应是否达到平衡状态;由于该反应是前后气体分子数不相等的反应,当容器内气体的压强保持不变时,说明该反应已达到平衡状态,故b项正确;c项中可以说明正、逆反应速率相等,故说明该反应已达到平衡状态;由于气体总质量不变,因此,无论该反应是否达到平衡,容器内气体的密度总保持不变,故d项无法说明该反应是否达到平衡状态。
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