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可逆反应与化学平衡状态一、选择题1．在一定条件下，使SO2和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是()A．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变D．反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零解析：选A。根据化学平衡的建立过程可知，反应从正反应方向开始，v正最大，v逆＝0，最后达到平衡时，v正＝v逆≠0。2．下列关于化学平衡状态的理解正确的是()A．所有反应都存在平衡状态B．反应物与生成物的浓度相等C．正反应与逆反应停止进行D．正反应和逆反应的速率相等答案：D3．下列选项中的各组反应，互为可逆反应的是()A．2KHCO3=====△K2CO3＋H2O＋CO2↑K2CO3＋H2O＋CO2===2KHCO3B．CO2＋H2O===H2CO3H2CO3===CO2＋H2OC．NH3＋HCl===NH4ClNH4Cl=====△NH3＋HClD．2NaCl=====电解2Na＋Cl2↑2Na＋Cl2=====点燃2NaCl解析：选B。可逆反应是指同一条件下进行的反应，而选项A、C、D中的两反应的反应条件不同，均不属于可逆反应。4．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键断裂的同时，有3个H—H键形成B．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键断裂C．1个N≡N键断裂的同时，有3个N—H键断裂D．1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键形成解析：选A。N≡N键断裂、H—H键断裂、N—H键形成都代表正反应，B、D项不能判断反应是否达到平衡；N≡N键断裂代表正反应，N—H键断裂、H—H键形成都代表逆反应，而且正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，A项能证明该反应已达到平衡状态。5．(2019·厦门高二月考)一定条件下，将NO2与SO2以体积比为1∶2置于密闭容器中，发生反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)ΔH＝－41.8kJ/mol。下列能说明反应达到平衡状态的是()A．体系压强保持不变B．混合气体颜色保持不变C．SO3和NO的体积比保持不变D．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2解析：选B。由于该反应为反应前后气体分子数相等的反应，体系的压强始终保持不变，故不能以压强不变作为判断反应是否达到平衡的依据，A错误；SO3与NO的体积比始终保持不变，C错误；消耗SO3和生成NO2均为逆反应，D错误。6．(2019·黄山高二质检)在一定温度下的恒容密闭容器中，以下说法能表明反应A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)已达平衡的是()A．混合气体的压强不变B．混合气体的密度不变C．每消耗2molB，同时生成1molCD．C和D的浓度比不变解析：选B。A项，该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，容器内混合气体的压强不随反应的进行而变化，故压强不变不能作为平衡标志，错误；B项，根据密度的定义式知，混合气体的密度随反应的进行而变化，当密度不变时已达平衡，正确；C项，消耗2molB和生成1molC均为正反应，不能作为平衡标志，错误；D项，随着反应的进行，C和D的浓度比始终不变，不能作为平衡标志，错误。7．在一定条件下，向2L密闭容器中充入3molX(g)和1molY(g)进行反应2X(g)＋Y(g)3Z(g)＋2W(g)，某时刻测定产物的浓度，不可能的是()A．c(Z)＝0.75mol/LB．c(Z)＝1mol/LC．c(W)＝1mol/LD．c(Z)＝0.8mol/L解析：选C。X的起始浓度为3mol2L＝1.5mol/L，Y的起始浓度为1mol2L＝0.5mol/L，假设Y完全反应，则2X(g)＋Y(g)3Z(g)＋2W(g)初始浓度/（mol/L）1.50.500Y完全反应后浓度/（mol/L）0.501.51由于可逆反应的反应物不能完全反应，则0.5mol/L＜c(X)＜1.5mol/L，0＜c(Y)＜0.5mol/L，0＜c(Z)＜1.5mol/L，0＜c(W)＜1mol/L，故c(W)＝1mol/L不可能。8．将0.2mol·L－1KI溶液和0.05mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，取混合溶液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”的是()实验编号实验操作实验现象①滴入KSCN溶液溶液变红色②滴入AgNO3溶液有黄色沉淀生成③滴入K3[Fe(CN)6]溶液有蓝色沉淀生成④滴入淀粉溶液溶液变蓝色A.①和②B．②和④C．③和④D．①和③解析：选D。由浓度及反应关系可知I－过量，所以要说明溶液中存在该化学平衡则只要证明溶液中同时含有Fe3＋和Fe2＋即可。①溶液变红色，说明溶液中存在Fe3＋；②黄色沉淀是AgI，说明溶液中含有I－；③有蓝色沉淀生成，说明溶液中含有Fe2＋；④溶液变蓝色，说明溶液中含有I2。综上所述，D项正确。9．已知N2O4(g)2NO2(g)ΔH0，现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是()解析：选B。B项，对于一个特定反应，ΔH固定不变，因此ΔH不变不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据；C项，在t1时刻，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)，反应达到平衡状态。10．H2NCOONH4是工业由氨合成尿素的中间产物。一定温度下，在体积不变的密闭容器中发生反应H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，能说明该反应达到平衡状态的是()①每生成34gNH3的同时消耗44gCO2②混合气体的平均相对分子质量不变③NH3的体积分数保持不变④混合气体的密度保持不变⑤c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1A．①③⑤B．①③④C．②④D．①④解析：选D。①每生成34gNH3的同时必然生成44gCO2，同时消耗44gCO2，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故①选；②因反应物H2NCOONH4为固体，则混合气体的平均相对分子质量为2×17＋443＝26恒不变，所以混合气体的平均相对分子质量不变，不能说明反应达到平衡状态，故②不选；③由反应方程式可知，NH3的体积分数为23×100%恒不变，所以NH3的体积分数保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故③不选；④由于反应物H2NCOONH4是固体，没有达到平衡状态前，气体质量会变化，容器体积不变，则混合气体的密度也会发生变化，所以密度不变，说明反应达到了平衡状态，故④选；⑤因NH3和CO2均为生成物，所以c(NH3)∶c(CO2)恒等于2∶1，不能说明反应达到平衡状态，故⑤不选。11．(2019·泉州高二质检)在一定条件下，容器内某一反应中参加反应的M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述中正确的是()A．反应的化学方程式为2MNB．t2时，正、逆反应速率相等，达到平衡C．t3时，正反应速率大于逆反应速率D．t1时，N的浓度是M的浓度的2倍解析：选D。由图像知，O～t2时间内N的物质的量的变化量是M的物质的量的变化量的2倍，可得反应的化学方程式为2NM；t2时刻体系并未达到平衡，故正反应速率与逆反应速率不相等；t3时刻反应已达到平衡，此时v正＝v逆，因此选项A、B、C均错误。t1时，n(N)＝6mol，n(M)＝3mol，浓度之比等于物质的量之比，故t1时，N的浓度是M的浓度的2倍，D正确。12．在4L密闭容器中充入6molA气体和5molB气体，在一定条件下发生反应3A(g)＋B(g)2C(g)＋xD(g)ΔH＜0，达到平衡时，生成了2molC，经测定D的浓度为0.5mol/L，下列判断不正确的是()A．x＝1B．平衡时B的转化率为20%C．B的转化率不变，该反应达到平衡状态D．容器内温度保持恒定，该反应达到平衡状态解析：选A。平衡时c(C)＝c(D)＝0.5mol/L，可知x＝2；B的转化率为1mol5mol×100%＝20%；B的转化率不变、容器内温度保持恒定，都能说明各物质的量保持恒定，反应达到平衡状态。二、非选择题13．(2019·唐山高二月考)将2molSO2和1molO2充入体积为2L的密闭容器中，在一定条件下发生反应O2(g)＋2SO2(g)催化剂△2SO3(g)。经过10s达到平衡状态，此时c(SO3)＝0.4mol/L。(1)在达到平衡的过程中，v(SO2)＝________。(2)有同学认为平衡是在一定条件下成立的，改变条件时平衡会发生变化，所以可以通过改变条件(容器容积恒定)使SO3的平衡浓度变为1mol/L，你认为这种说法正确吗？______________(填“正确”或“不正确”)。解析：(1)平衡时c(SO3)＝0.4mol/L，则转化的c(SO2)＝0.4mol/L，v(SO2)＝0.4mol/L10s＝0.04mol/(L·s)。(2)2SO2＋O2催化剂△2SO3是可逆反应，改变任何条件都不可能使之进行到底，在容器容积恒定的情况下，SO3的平衡浓度不可能变为1mol/L，所以该说法不正确。答案：(1)0.04mol/(L·s)(2)不正确14．在某一容积为5L的密闭容器内，加入0.2mol的CO和0.2mol的H2O，在催化剂存在的条件下加热至高温，发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH0。反应中CO2的浓度随时间变化情况如图。(1)根据上图数据，反应开始至达到平衡时，v(CO)为________；反应达到平衡时，c(H2)＝________。(2)判断该反应达到平衡的依据是________。A．CO减少的速率和CO2减少的速率相等B．CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等C．CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化D．正、逆反应速率都为零解析：(1)由题图可知，10min时反应达到平衡，v(CO)＝v(CO2)＝0.03mol·L－1÷10min＝0.003mol·L－1·min－1。反应达到平衡时，由化学方程式得c(H2)＝c(CO2)＝0.03mol·L－1。(2)达到平衡的标志是各物质的百分比不变，浓度不变，正、逆反应速率相等且不为零。CO减少的速率是正反应速率，CO2减少的速率是逆反应速率。所以A、C可作为判断反应达到平衡的依据。答案：(1)0.003mol·L－1·min－10.03mol·L－1(2)AC15．在2L密闭容器内，800℃时发生反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，n(NO)随时间的变化如下表：时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)如图表示NO2的浓度变化的曲线是____________。用O2表示前2s内该反应的平均速率v＝________________________________________________________________________。(2)能说明该反应已达到平衡状态的是________。A．v(NO2)＝2v(O2)B．容器内压强保持不变C．v逆(NO)＝2v正(O2)D．容器内密度保持不变解析：(1)该反应达平衡时，n(NO)＝0.007mol，此时n(NO2)＝0.013mol，其浓度变化量为0.0065mol·L－1，所以表示NO2浓度变化的曲线是b。前2s内，v(O2)＝12v(NO)＝12×（0.020－0.008）mol2L×2s＝1.5×10－3mol·L－1·s－1。(2)A项中未标注是正反应速率还是逆反应速率；D项中容器的体积及气体的总质量都不变，气体的密度也始终不变。答案：(1)b1.5×10－3mol·L－1·s－1(2)BC