课时作业(二十一) [第21讲 化学平衡]
基础热身
1．[2012·济南一模] 可逆反应NO2(g)＋SO2(g)NO(g)＋SO3(g)达到平衡的标志是( )
A．NO2、SO2、NO和SO3四种气体的物质的量浓度之比为1∶1∶1∶1 B．密闭容器的压强不再发生变化 C．K值不再发生变化
D．生成n mol SO2的同时，有n mol SO3生成
2．在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。已知反应过程中某一时刻
－1－1－1
SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L、0.1 mol·L、0.2 mol·L。当反应达平衡时，可能存在的数据是( )
－1－1
A．SO2为0.4 mol·L , O2为0.2 mol·L
－1
B．SO3为0.25 mol·L
－1
C．SO2、SO3均为0.15 mol·L
－1
D．SO3为0.4 mol·L
3．已知：H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH<0。有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，相同温度下分别达到平衡。下列说法错误．．的是( )
A．反应放出的热量一定相同 B．此时体系的压强一定相同 C．反应物的转化率可能相同 D．此时HI的浓度一定相同
4．一密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0，如图K21－1表示该反应的速率(v)在某一时间内的变化。则下列时间段中，SO3的百分含量最高的是( )
图K21－1
A．t0→t1 B．t2→t3 C．t3→t4 D．t5→t6
能力提升
5．为了研究温度对苯催化加氢的影响，以检验新型镍催化剂的性能。采用相同的微型反应装置，压强为0.78 MPa，氢气、苯的物质的量之比为6.5∶1。定时取样分离出氢气后，分析成分得如下表结果：
1
温度/℃ 质量分 数(%) 苯 环己烷 85 96.05 3.95 95 91.55 8.45 100 80.85 19.15 110～240 0 100 280 23.35 76.65 300 36.90 63.10 340 72.37 27.63 下列说法错误的是( )
A．当温度超过280 ℃，苯的转化率迅速下降，可能是因为该反应为吸热的可逆反应 B．在110～240 ℃苯的转化率为100%。说明该镍催化剂活性较高，能够在较宽的温度范围内催化而且不发生副反应
C．增大压强与提高氢气、苯的物质的量比都有利于提高苯的转化率 D．由表中数据来看，随着反应温度的升高，苯的转化率先升高后降低 6．在三个2 L恒容的密闭容器中，保持温度相同，分别发生反应A(g)＋3B(g)2C(g)，5 min后各容器反应达平衡状态，其中甲容器中A的物质的量为0.4 mol。
反应前各物质的物质的量/mol A 甲 乙 丙 B 1 0 1.5 C 3 0 4.5 0 2 1 下列说法正确的是( )
A．乙中5 min内C的反应速率为0.08 mol/(L·min) B．达到平衡时，丙中A的浓度是甲中的2倍 C．丙中反应的平衡常数大于甲中反应的平衡常数
D．达到平衡时，甲乙两容器中C的物质的量百分含量相等
7．[2012·大连测试] 一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)＋Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A．混合气体的密度不再变化 B．反应容器中Y的质量分数不变 C．X的分解速率与Y的消耗速率相等
D．单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X
图K21－2
2
8．FeCl3(aq)与KSCN(aq)混合时存在下列平衡：Fe(aq)＋SCN(aq)Fe(SCN)
2＋
(aq)。已知平衡时，c[Fe(SCN)]与温度T的关系如图K21－2所示，则下列说法正确的是( )
3＋－2
A．FeCl3(aq)与KSCN(aq)反应的热化学反应方程式为：Fe(aq)＋SCN(aq)===Fe(SCN)＋
(aq) ΔH>0
B．温度为T1、T2时，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1
3＋
D．A点与B点相比，A点的c(Fe)大
9．某温度下，向容积为2 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3，当反应器中的压强不再变化时测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常数为( )
33
A．3.2×10 B．1.6×10
23
C．8.0×10 D．4.0×10
3＋－2＋
图K21－3
10．在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2，通入Br2(g)发生反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g) ΔH<0。当温度分别为T1、T2，平衡时，H2的体积分数与Br2(g)的物质的量变化关系如图K21－3所示。下列说法不正确的是( )
A．由图可知：T1>T2
B．a、b两点的反应速率：b>a
C．为了提高Br2(g)的转化率，可采取将HBr液化并及时移走的方法 D．T1时，随着Br2(g)加入，平衡时HBr的体积分数不断增加
11．[2012·湖南四市联考] 已知NO2和N2O4可以相互转化：2NO2(g)N2O4(g) ΔH＜0。现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一定体积为2 L的恒温密闭玻璃容器中，反应物浓度随时间变化关系如图K21－4所示。
3
图K21－4
(1)图中共有两条曲线X和Y，其中曲线________表示NO2浓度随时间的变化；a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是________。下列不能说明该反应已达到平衡状态的是________。
A．容器内混合气体的压强不随时间变化而改变 B．容器内混合气体的密度不随时间变化而改变 C．容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变
D．容器内混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而改变
(2)①前10 min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)＝________mol/(L·min)。 ②0～15 min，反应2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数K(b)＝________。 (3)反应25 min时，若只改变了某一个条件，使曲线发生如上图所示的变化，该条件可能是________________(用文字表达)；其平衡常数K(d)________K(b)(填“＞”“＝”或“＜”)。
(4)若要达到使NO2(g)的百分含量与d点相同的化学平衡状态，在25 min时还可以采取的措施是________。
A．加入催化剂 B．缩小容器体积 C．升高温度 D．加入一定量的N2O4 12．[2012·海南卷] 已知A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：
温度/℃ 平衡常数 700 1.7 830 1.1 900 1.0 1 000 0.6 1 200 0.4 回答下列问题： (1)该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH________0(填“<”“>”或“＝”)； (2)830 ℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反应
－1－1
初始6 s内A的平均反应速率v(A)＝0.003 mol·L·s，则6 s时c(A)＝________mol·L－1
，C的物质的量为________mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为________________，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为________；
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为________(填正确选项前的字母)； a．压强不随时间改变
b．气体的密度不随时间改变
4
c．c(A)不随时间改变
d．单位时间里生成C和D的物质的量相等
(4)1 200 ℃时反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数的值为________。
挑战自我
－1
13．[2012·南阳模拟] 已知2X2(g)＋Y2(g)2Z(g) ΔH＝－a kJ·mol(a＞0)，在一个容积固定的密闭容器中加入2 mol X2和1 mol Y2，在500 ℃时充分反应达平衡后Z
－1
的浓度为W mol·L，放出热量b kJ。
(1)此反应平衡常数表达式为____________；若将温度降低到300 ℃，则反应平衡常数将________(填“增大”“减少”或“不变”)。
(2)若原来容器中只加入2 mol Z，500 ℃充分反应达平衡后，吸收热量c kJ，则Z浓
－1
度________W mol·L(填“＞”“＜”或“＝”)，a，b、c之间满足关系________(用代数式表示)。
(3)能说明反应已达平衡状态的是________(从下列选项中选择)。 a．浓度c(Z)＝2c(Y2) b．容器内压强保持不变 c．v逆(X2)＝2v正(Y2) d．容器内的密度保持不变
(4)若将上述容器改为恒压容器(反应器开始体积相同)，相同温度下起始加入2 mol X2
和1 mol Y2达到平衡后，Y2的转化率将________(填“变大”“变小”或“不变”)。
课时作业(二十一)
1．D [解析] 化学反应达到平衡时各物质浓度不变，而不是相等，其物质的量浓度比也不一定等于化学计量数之比，A项错误；该反应为气体体积不变的反应，无论反应是否已达平衡，压强均不变，B项错误；只要温度不变，化学平衡常数K就不变，与是否达到平衡无关，C项错误。
－1
2．B [解析] 本题考查可逆反应不能进行到底。A项数据表明，题中0.2 mol·L的SO3完全转化成了SO2和O2，即平衡时，c(SO3)＝0，不可能；B项说明在题给浓度的基础上
－1－1－1
又有0.05 mol·L SO2和0.025 mol·L O2化合生成0.05 mol·L SO3，可能；C项数据
－1
表明SO2、SO3的浓度都减小了0.05 mol·L，这违背“原子守恒”；D项数据表明SO2和O2完全转化成了SO3，这也不可能。
3．A [解析] 甲乙两容器中反应的方向相反，热效应(吸、放热)也相反，A项错误；达平衡时为等效平衡，B、D一定正确；两容器中的转化率有可能相同，C项正确。
4．A [解析] 分析图像可知，t2→t3是原平衡逆向移动后建立的平衡，SO3的百分含量降低，t3→t4和t2→t3两个时间段内，SO3的百分含量相同，t5→t6是平衡再次逆向移动后建立的平衡，SO3的百分含量再次降低，故正确答案为A。
5．A [解析] 从110～240 ℃时100%转化，可知该反应不是可逆反应，A项错误；当温度超过280 ℃，苯的转化率迅速下降，可能是发生了副反应。
6．D [解析] 温度不变，化学平衡常数不变，C项错误；甲容器和乙容器反应分别从正反应方向和逆反应方向进行，反应达到平衡后为等效平衡，D项正确；平衡时甲乙两容器中A、B、C的物质的量分别为0.4 mol、1.2 mol、0.8 mol，乙中5 min内C的反应速率为2 mol－0.8 mol
＝0.12 mol/(L·min)，A项错误；丙中初始加料相当于A、B、C分别为2 mol、
2 L×5 min
6 mol、0 mol，相对于甲容器来说，平衡右移，B项错误。
7．C [解析] 由于反应生成物中有固体，故混合气的密度为变量，当其不变时，说明
5
反应已达平衡；X的分解速率与Y的消耗速率相等时反应向左进行，未达平衡；单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X时，说明正逆反应速率相等，已达平衡。
2＋
8．C [解析] 由图中看出，随温度升高，c[Fe(SCN)]减小，可知该反应为放热反应，则温度越高，反应限度越小，平衡常数越小，A、B、D项不符合题意；反应处于D点时，
2＋
c[Fe(SCN)]小于平衡浓度，故反应应正向进行，即v正>v逆，C项正确。
9．A [解析] 平衡时SO3的浓度为
－1
0.1 mol－0.1 mol×20%－1
＝0.04 mol·L，SO2、O2
2 L
－1
的平衡浓度分别为0.01 mol·L、0.005 mol·L，则反应2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)的（0.01）×0.0055－3
平衡常数为＝×10，故该温度下反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平2
（0.04）16衡常数为3.2×10。
10．D [解析] 该反应为放热反应，升温平衡向着逆反应方向移动，即温度越高，H2
的体积分数增大，根据图中曲线，可知T1>T2，A项正确；b点Br2的浓度比a点Br2的浓度大，反应速率也大，B项正确；降低生成物HBr(g)的浓度，有利于平衡向着正反应方向移动，Br2(g)的转化率提高，C项正确；体积不变时，在Br2(g)物质的量较多的情况下，平衡时HBr的体积分数减小，D项错误。
11．(1)X b和d B (2)①0.04
10
②K(b)＝
9
(3)增大NO2的浓度 ＝ (4)B、D
[解析] (1)在10 min内X曲线表示的物质浓度改变了0.4 mol/L，而Y曲线表示的物质浓度改变了0.2 mol/L，则X曲线表示NO2浓度随时间的变化；当曲线处于平台时(此时所表示的物质的浓度不变)，表示反应已达平衡，故只有b、d两点处于平衡状态。该反应体系中全部是气体，其质量不变，体积不变，气体密度是恒量，与反应是否达到平衡无关。
0.6 mol·L－0.2 mol·L
(2)①v(NO2)＝＝0.04 mol/(L·min)。
10 minc（N2O4）0.410
②平衡常数K(b)＝2＝2＝。
c（NO2）0.69
(3)由曲线看出25 min时，NO2的浓度突然增大，可知改变的条件为增大NO2的浓度。温
度不变，化学平衡常数不变。
(4)因在25 min时，增大了NO2的浓度，相当于增大了压强，平衡右移，D点时NO2的百分含量小于b时NO2百分含量，要使25 min时改变条件达到使NO2(g)的百分含量与d点相同的化学平衡状态，可加压或降温等，加入一定量的N2O4，也相当于加压。
c（C）·c（D）
12．(1) <
c（A）·c（B）
(2)0.022 0.09 80% 80% (3)c (4)2.5
[解析] 本题考查化学平衡常数表达式的书写及简单计算、化学平衡移动原理的应用、化学平衡计算，考查考生的计算能力与综合分析能力。(1)因反应中的物质都是气体，据平c（C）·c（D）
衡常数的定义可知其K＝；由表中数据可知，温度升高，K值减小，说明升
c（A）·c（B）高温度向吸热的逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH<0。
－1
－1
3
2
6
(2)v(A)＝0.003 mol·L·s，则6 s后A减少的浓度c(A)＝v(A)t＝0.018 mol·L
－1
－1－1
0.2 mol－1－1
，故剩余的A的浓度为－0.018 mol·L＝0.022 mol·L；A减少的物质的量为
5 L
－1
0.018 mol·L×5 L＝0.09 mol，根据方程式的化学计量数关系，生成的C的物质的量也为0.09 mol。
设830 ℃达平衡时，转化的A的浓度为x，则： A(g) ＋ B(g) C(g)＋D(g)
起始浓度
0.04 0.16 0 0 －1
（mol·L）转化浓度
x x x x
（mol·L）
－1
平衡浓度
0.04－x 0.16－x x x －1
（mol·L）有：
x×x
＝1, 解得x＝0.032，故A的转化率α(A)＝
（0.04－x）×（0.16－x）
－1
0.032 mol·L
－1×100%＝80%；由于容器的体积是固定的，通入氩气后各组分的浓度不变，
0.04 mol·L
反应速率不改变，平衡不移动。
(3)由于该反应是气体分子数不变的反应，容器中压强、气体的密度都永远不变，故a、b错；c(A)随反应的进行要减小，故c可以；不论是否达平衡，单位时间里生成C和D的物质的量永远相等，故d错。
(4)反应“ C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)”与“A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)”互为逆反应，平衡常数互为倒数关系，故1200 ℃时，C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的K＝
c（Z）
13．(1)K＝2 增大
c（X2）·c（Y2）
(2)＝ a＝b＋c (3)bc (4)变大
[解析] (1)该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，化学平衡常数增大。 (2)两种情况下为从不同的反应方向进行，可以达到相同的平衡状态，故Z的浓度相等。由于两次的转化是从相反方向进行的，故a＝b＋c。
(3)反应达到平衡时，Z与Y2浓度不一定符合方程式中的化学计量数比例关系，a项错误；该反应是气体体积减小的反应，故压强不变时，反应达到平衡状态，b项正确；将c项正逆反应速率转化为用同一种物质表示的速率后相等，正确；容器体积固定，反应混合物均为气体，故密度始终不变，d项错误。
(4)因该反应是气体体积减小的反应，若为恒压随着反应的进行，容器体积减小，平衡右移，Y2的转化率增大。
2
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