2019_2020学年高中化学第二章化学反应与能量3.2化学反应的限度和化学反应条件的控制练习含解析新人教版必修2.doc

第2课时　化学反应的限度和化学反应条件的控制

记一记
1.可逆反应必须同时满足两个条件：
(1)相同反应条件；(2)正、逆两方向同时进行。
2．化学平衡状态特征的口诀：
平衡“动”态无静时，正逆速率“等”同值，
质量与数各一“定”，条件一“变”平衡移。
3．判断可逆反应处于化学平衡状态的根本标志：
(1)正、逆反应速率相等；
(2)各组分的质量或浓度保持不变。
4．反应物的转化率＝×100%

探一探
1.可逆反应在一定条件下达到化学平衡状态，此时反应物的转化率最大吗？
[提示]　可逆反应在一定条件下达到化学平衡状态后，反应物的量不再随时间的变化，因此反应物的转化率达到最大值，且保持不变。
2．判断可逆反应已达到平衡状态的依据有哪些？
[提示]　直接判据：a.正逆反应速率相等；b.各物质浓度不变。间接判据：百分含量、物质的量、压强、平均相对分子质量、密度、颜色不随时间改变。
3．一定温度下，在体积不变的密闭容器中进行可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，当容器中气体的压强保持不变时，反应是否处于平衡状态？如果进行的反应为：H2＋I2(g)2HI(g)，当容器的压强保持不变时，反应是否处于平衡状态？
[提示]　对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)来说，由于反应前后气体的物质的量有变化，气体产生的压强与物质的量成正比，所以压强是一种变量，故压强不再变化时，反应一定达到平衡状态；而对于H2(g)＋I2(g)2HI(g)来说，反应前后气体的物质的量没有变化，气体产生的压强也不变，故压强不变不能作为判断平衡状态的一种标志。
4．结合燃料燃烧的条件分析灭火的措施有哪些？
[提示]　燃料燃烧的条件是
①与氧气(或空气)充分接触；
②可燃物达到着火点。
结合上述条件分析灭火应采取的措施有①隔绝氧气(或空气)；②降温。

判一判
判断正误(对的在括号内打√，错的在括号内打×)
(1)2H2＋O22H2O与2H2O2H2↑＋O2互为可逆反应关系。(×)
(2)在可逆反应中，反应物和生成物共存。(√)
(3)可逆反应与不可逆反应的区别在于反应进行的程度。(√)
(4)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。(√)
(5)当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且等于零。(×)
(6)平衡状态时，各物质的浓度保持相等。(×)
(7)化学反应的限度不可以通过改变条件而改变。(×)
(8)化学反应的限度与时间的长短有关。(×)
(9)通过改变条件，可逆反应中反应物的转化率可达到100%。(×)
(10)为使木炭更充分地燃烧可采取将木炭碾碎和吹入大量空气等方法。(√)

练一练
1.[2019·浙江学考真题]在2L的恒容密闭容器中，加入1 mol X和3 mol Y，在一定条件下发生如下反应：X(s)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)，3 s后生成Z的物质的量为1.2 mol。下列说法不正确的是(　　)
A．达到化学平衡状态时，正反应速率大于零
B．混合气体的密度不变时，反应达到化学平衡状态
C．0～3 s，Y的平均反应速率为0.3 mol·L－1·s－1
D．充分反应后，放出的热量为a kJ
答案：D
2．[2019·山东学考真题]一定条件下，向密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2，当反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡时，下列说法错误的是(　　)
A．正、逆反应速率相等
B．NH3的物质的量为2 mol
C．N2、H2、NH3的浓度均不再变化
D．若升高温度，平衡状态将被破坏
答案：B
3．[2019·辽宁学考真题]一定温度下，在一固定体积的密闭容器中进行可逆反应A(s)＋3B(g)2C(g)，下列说法能表明反应已达最大限度的是(　　)
①C的生成速率和C的分解速率相等
②A、B、C的物质的量之比为1:3:2
③气体密度不再变化
④混合气体的总压强不再变化
⑤混合气体的平均相对分子质量保持不变
⑥3v(B)正＝2v(C)逆
A．②④⑤⑥ B．①③④⑤
C．①②③⑥ D．①②③⑤
答案：B
4．[2019·江苏学考真题]4NH3＋5O24NO＋6H2O是工业上制硝酸的重要反应，下列有关说法错误的是(　　)
A．使用催化剂可以加快反应速率
B．增大压强可以加快反应速率
C．反应达到平衡时，v(正)＝v(逆)
D．增大O2的量可以使NH3100%转变为NO
答案：D

知识点一 可逆反应的特点及其判断
1.[2019·山西太原期中]下列反应中，不属于可逆反应的是(　　)
A．2NO2===N2O4与N2O4===2NO2
B．H2＋I22HI与2HIH2＋I2
C．CO2＋H2O===H2CO3与H2CO3===CO2↑＋H2O
D．CaO＋CO2===CaCO3与CaCO3CaO＋CO2↑
解析：可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。CaO＋CO2===CaCO3与CaCO3CaO＋CO2↑在不同条件下进行，所以不属于可逆反应，D项正确。
答案：D
2．[2019·宁夏育才中学期中]一定条件下，将A、B、C三种气体各1 mol通入一个密闭容器中发生反应：2A＋B2C，达到化学反应限度时，B的物质的量可能是(　　)
A．0 B．0.5 mol
C．1 mol D．1.5 mol
解析：根据题意可知该反应为可逆反应。反应正向进行完全时，消耗1 mol A和0.5 mol B；反应逆向进行完全时，C完全转化为1 mol A和0.5 mol B,0.5 mol B加上开始时充入的1 mol B总共得到1.5 mol B。由于该反应是可逆反应，所以B的物质的量的范围在0.5 mol到1.5 mol之间(不包括两个极端值)。四个选项中只有C符合。
答案：C

知识点二 化学平衡状态及其判断
3.哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生。下列说法正确的是(　　)
A．达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3
B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为0
D．达到化学平衡时，3v正(N2)＝v逆(H2)
解析：可逆反应中反应物不可能完全转化，A项错误；达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再改变，但不一定相等，B项错误；化学平衡状态是动态平衡，达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率相等且不为0，C项错误；达到化学平衡时，v逆(H2)＝v正(H2)＝3v正(N2)，D项正确。
答案：D
4．在一密闭容器中通入A、B、C三种气体，保持一定温度，在t1～t4 s时测得各物质的浓度数据如下表，则下列判断正确的是(　　)
测定时刻/s
浓度/(mol·L－1)
t1
t2
t3
t4
c(A)
6
3
2
2
c(B)
5
3.5
3
3
c(C)
1
2.5
3
3
A．在t3s时反应已经停止
B．t3～t4 s内正、逆反应速率不相等
C．在容器中发生的反应为A＋BC
D．在t3 s时，反应已达到平衡状态
解析：在t3时反应达到平衡状态，反应没有停止，反应速率不等于0，故A项错误；t3～t4 s内反应达到平衡状态，正、逆反应速率相等，故B项错误；t1～t2 s A、B、C的浓度变化量之比为3:1.5:1.5＝2:1:1，在容器中发生的反应为2A ＋BC，故C项错误；在t3 s后浓度不再改变，所以在t3 s时，反应已达到平衡状态，故D项正确。
答案：D
5．[2019·天津和平区期中]对某温度下的可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3 (g)。下列事实能说明该反应达到化学平衡状态的是(　　)
A．N2、H2的浓度之比保持不变
B．N2和H2的反应速率之比为1:3
C．NH3的生成速率与H2的生成速率之比为2:3
D．体系中N2、H2、NH3的分子个数之比为1:3:2
解析：由于氮气和氢气都是反应物，且二者的初始浓度之比未知，所以N2、H2的浓度之比保持不变不能说明反应达到平衡状态，A项错误；同一反应方向的N2和H2的反应速率之比始终为1:3，不能据此说明反应达到平衡状态，B项错误；NH3的生成速率与H2的生成速率之比为2:3，分别表示正反应和逆反应的反应速率，且反应速率之比是相应的化学计量数之比，说明反应达到平衡状态，C项正确；体系中N2、H2、NH3的分子个数之比为1:3:2，不能说明正、逆反应速率相等，不一定处于平衡状态，D项错误。
答案：C
6．[2019·湖南浏阳一中、醴陵一中联考]氨基甲酸铵分解反应为NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，在一体积恒定的容器里，发生上述反应，可以说明该反应已经达到平衡的是(　　)
A．密闭容器中氨气的体积分数不变
B．1 mol NH2COONH4分解同时有17 g NH3消耗
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．2v(NH3)＝v(CO2)
解析：反应混合气体只有氨气与二氧化碳，反应开始时只有氨基甲酸铵，则二者物质的量之比始终为2:1，氨气体积分数始终不变，故不能说明反应达到平衡，A项错误；1 mol NH2COONH4分解产生2 mol NH3,17 g NH3的物质的量为1 mol，反应未达到平衡，B项错误；随反应正向进行，混合气体的质量增大，容器的容积不变，混合气体的密度增大，当密度不再变化，说明反应达到平衡状态，C项正确；没有指明正、逆速率，不能判断反应是否达到平衡状态，D项错误。
答案：C

知识点三 化学反应条件的控制
7.下列关于燃料充分燃烧的说法，不正确的是(　　)
A．应通入适量空气
B．空气量越多越好
C．固体燃料燃烧前要粉碎
D．液体燃料燃烧时可以以雾状喷出
解析：通入适量的空气使燃烧充分，A项正确；通入空气的量过多会带走热量，所以一般是通入适量的空气，B项错误；固体燃料粉碎后会增大与氧气的接触面积，有利于充分燃烧，C项正确；液体燃料雾化会增大与氧气的接触面积，有利于充分燃烧，D项正确。
答案：B
8．下列反应条件的控制中不恰当的是(　　)
A．为防止铁生锈，在其表面涂一层防锈油漆
B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火
C．为加快KClO3的分解速率，加入MnO2
D．为加快H2O2的分解速率，把反应容器放到冷水中冷却
解析：在铁制品表面涂一层防锈油漆，可减少其与空气的接触，从而防止铁生锈，A项正确；面粉颗粒、汽油等都是易燃物质，为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火，B项正确；KClO3在有催化剂时会快速分解产生O2，所以为加快KClO3的分解速率，加入催化剂MnO2，C项正确；H2O2在温度较高时容易发生分解反应，所以为加快H2O2的分解速率，应把反应容器放到温水中加热，D项错误。
答案：D

知识点四 化学平衡的计算
9.等物质的量的A、B于2L的密闭容器中发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，5 min后，反应达到平衡，测得D的浓度为0.5 mol·L－1，c(A) :c(B)＝3:5，C的平均反应速率为0.1 mol·L－1·min－1。
请回答下列问题：
(1)此时A的浓度为________。
(2)反应开始前容器中A的物质的量为________。
(3)B的平均反应速率为________。
(4)x＝________。
(5)平衡时A的转化率为________。
(6)平衡时D的体积分数为________。
解析：将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中反应，5 min后，测得D的浓度为0.5 mol·L－1，生成D的物质的量为2L×0.5 mol·L－1＝1 mol，设A、B的起始物质的量均为n mol，
　　　　　　 3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)
起始量/mol n n 0 0
变化量/mol 1.5 0.5 0.5x 1
5 min时量/mol n－1.5 n－0.5 0.5x 1
由于5 min时c(A) :c(B)＝3:5，则(n －1.5) : (n－0.5)＝3:5，解得n＝3。
(1)此时A的浓度c(A)＝＝0.75 mol·L－1。
(2)反应开始前容器中A的物质的量n(A)＝3 mol。
(3)v(B)＝＝0.05 mol·L－1·min－1。
(4)v(C)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，则x＝2。
(5)α(A)＝×100%＝50%
(6)平衡后气体的总物质的量为：1.5＋2.5＋0.5×2＋1＝6 mol 所以D的体积分数为：×100%≈16.7%
答案：
(1)0.75 mol·L－1　(2)3 mol
(3)0.05 mol·L－1·min－1　(4)2
(5)50%　(6)16.7%

基础达标
1．下列关于化学反应限度的叙述中，正确的是(　　)
A．化学反应的限度都相同
B．可以通过改变温度控制化学反应的限度
C．可以通过延长化学反应的时间改变化学反应的限度
D．当一个化学反应在一定条件下达到限度时，反应即停止
解析：反应的限度受反应条件的影响，反应条件不同，限度也不同，A项错误；反应限度受温度影响，可以通过改变温度控制化学反应的限度，B项正确；反应达到一定的限度后条件不变，反应限度不变，反应限度不会随反应时间的改变而改变，C项错误；化学反应限度即化学平衡是一种动态平衡，达到限度时反应仍在进行，不会停止，D项错误。
答案：B
2．[2019·湖南五市十校期中]关于一定温度下进行的反应A(g)＋3B(g)2C(g)，下列叙述不能表明该反应达到化学平衡状态的是(　　)
A．C的生成速率与C的分解速率相等
B．混合气体的总物质的量不再变化
C．A、B、C的浓度不再变化
D．单位时间内生成a mol A，同时分解2a mol C
解析：一定温度下的反应A(g)＋3B(g)2C(g)中，各组分均为气体，该反应是一个气体分子数减小的反应。C的生成速率与C的分解速率相等时，正反应速率和逆反应速率相等，反应达到平衡状态；混合气体的总物质的量不再变化，说明各组分的浓度保持不变，反应达到平衡状态；A、B、C的浓度不再变化时，反应达到平衡状态；单位时间内生成a mol A，同时分解2a mol C，不能说明正反应速率和逆反应速率相等，故不能说明反应达到平衡状态。综上所述，不能表明该反应达到化学平衡状态的是D。
答案：D
3．[2019·海南两院中学期中]化学反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)在持续加热的条件下进行，向密闭容器中充入2 mol H2和3 mol I2(g)，充分反应后，该密闭容器中(　　)
A．2 mol H2已耗尽
B．3 mol I2(g)已耗尽
C．HI的物质的量等于4 mol
D．HI的物质的量少于4 mol
解析：由于该反应是可逆反应，所以2 mol H2和3 mol I2(g)不可能完全耗尽，A、B两项错误；由于该反应是可逆反应，反应物转化率达不到100%，因此HI的物质的量一定小于4 mol，C项错误，D项正确。
答案：D
4．[2019·山东济南一中期中]一定温度下，向一恒容密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，在一定条件下发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，下列有关说法正确的是(　　)
A．当O2的浓度不变时，反应达到平衡状态
B．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率相等且都为零
C．当单位时间内消耗a mol O2，同时消耗2a mol SO2时，反应达到平衡状态
D．当SO2、O2、SO3的分子数之比为2:1:2时，反应达到平衡状态
解析：当O2的浓度不变时，反应达到平衡状态，A项正确；达到平衡状态时，正反应和逆反应的速率相等，但不为零，B项错误；单位时间内消耗a mol O2，同时消耗2a mol SO2，只能说明正反应速率的情况，不能说明正、逆反应速率相等，即反应不一定达到平衡状态，C项错误；当SO2、O2、SO3的分子数之比为2:1:2时，正、逆反应速率不一定相等，反应不一定达到平衡状态，D项错误。
答案：A
5．在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间的变化曲线如图，下列表述中正确的是(　　)

A．反应的化学方程式为2MN
B．t2时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡
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：由图像可知，反应中M的物质的量逐渐增多，N的物质的量逐渐减少，则在反应中N为反应物，M为生成物。在相等的时间内N和M的物质的量的变化量之比为21，所以反应的化学方程式应为2NM，故A项错误；t2时，反应没有达到平衡，此时反应继续向正方向进行，正反应速率大于逆反应速率，故B项错误；t3时，反应达到平衡，正、逆反应速率相等，故C项错误；t1时，N的物质的量为6 mol，M的物质的量为3 mol，N的浓度是M的浓度的2倍，故D项正确。
答案：D
6．[2019·广西桂林十八中期中]在容积固定的容器中，发生反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)，下列说法中能证明反应已达到平衡状态的是(　　)
①混合气体的颜色不再变化　②各组分浓度相等　③v正(H2)＝2v逆(HI)　④一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂　⑤混合气体的平均摩尔质量不再变化
A．①④ B．①②④
C．①③⑤ D．①④⑤
解析：容器内气体的颜色不再变化，说明I2 (g)的浓度不变，反应达到平衡状态，①正确；各组分浓度相等，但浓度不一定不变，不能说明反应达到平衡状态，②错误；反应速率v正(H2)＝2v逆(HI)，速率之比不等于计量数之比，正、逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，③错误；一个H—H键断裂等效于两个H—I键形成，同时有两个H—I键断裂，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，④正确；混合气体的平均摩尔质量是混合气体的总质量和混合气体的总物质的量的比值，总质量和总物质的量均不变，所以混合气体的平均摩尔质量不再变化不能说明反应达到平衡状态，⑤错误；所以A正确。
答案：A
7．[2019·江西南昌二中月考]一定温度下，在某容器中进行如下可逆反应，当混合气体的平均摩尔质量不再改变时，能说明反应达到平衡状态的是(　　)
①恒容时发生反应：A(g)＋B(g)3C(g)
②恒压时发生反应：A(g)＋B(g)2C(g)
③恒容时发生反应：A(g)＋2B(g)2C(g)＋D(g)
④恒压时发生反应：A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(s)
A．②③ B．①④
C．①③ D．②④
解析：恒容时发生反应A(g)＋B(g)3C(g)，气体的总质量始终不变，反应前后气体总物质的量发生变化，当气体的平均摩尔质量不再改变时，能说明反应达到平衡状态，①正确；恒压时发生反应A(g)＋B(g)2C(g)，混合气体的总质量和总物质的量均不变，平均摩尔质量不再改变不能说明反应达到平衡状态，②错误；恒容时发生反应A(g)＋2B(g)2C(g)＋D(g)，混合气体的总质量和总物质的量始终不变，平均摩尔质量始终不变，不能说明反应达到平衡状态，③错误；恒压时发生反应A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(s)，反应前后混合气体的总质量发生变化，混合气体的总物质的量一定，气体的平均摩尔质量不再改变时，能说明反应达到平衡状态，④正确。故B项正确。
答案：B
8．[2019·天津宝坻区高中八校联考]可逆反应2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在容积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是(　　)
A．单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
B．用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2:2:1的状态
C．混合气体的颜色不再改变的状态
D．混合气体的总质量不再改变的状态
解析：单位时间内生成n mol O2表示正反应速率，生成2n mol NO也是表示正反应速率，该说法不能说明正、逆反应速率相等，故不能说明反应达到平衡状态，A项错误；化学反应速率之比等于化学计量数之比，故用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为221的状态不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据，B项错误；NO2为红棕色气体，O2和NO为无色气体，故混合气体的颜色不再改变说明各物质的浓度不再改变，反应达到化学平衡状态，C项正确；根据质量守恒定律可知反应前后气体的总质量始终不变，D项错误。
答案：C

9.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)在一定条件下达到平衡，正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图可得出的正确结论是(　　)
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
解析：化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，且保持不变，c点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达到平衡，A项错误；a到b时正反应速率增加，反应物浓度不断减小，B项错误；随着反应的进行，反应物浓度减小，但正反应速率增大，说明体系温度升高，正反应是放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C项错误；因为反应一直正向进行且a～c段正反应速率一直在增大，故SO2的转化率：a～b段小于b～c段，D项正确。
答案：D
10．[2019·湖北重点高中联考协作体期中]在一定温度下，将1 mol A和2 mol B放入容积为5 L的某密闭容器中发生反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋2D(g)。5 min后达到平衡，测得容器内B的浓度减少了0.2 mol·L－1，则下列叙述不正确的是(　　)
A．在5 min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为0.02 mol·L－1·min－1
B．平衡时B的转化率为50%
C．平衡时B的体积分数约为33.3%
D．初始时的压强与平衡时的压强比为4:5
解析：测得容器内B的浓度减少了0.2 mol·L－1，则C的浓度增加量为0.1 mol·L－1，因此在5 min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为＝0.02 mol·L－1·min－1，A项正确；消耗B的物质的量为0.2 mol·L－1×5 L ＝1 mol，则平衡时B的转化率为×100%＝50%，B项正确；消耗B的物质的量为1 mol，生成C、D的物质的量分别为0.5 mol、1 mol，A是固体，所以平衡时B的体积分数为×100%＝40%，C项错误；一定条件下气体压强之比等于气体的物质的量之比，A是固体，所以初始时的压强与平衡时的压强比为＝4:5，D项正确。
答案：C
11．在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O，在催化剂存在的条件下高温加热，发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。反应中CO2的浓度随时间变化情况如图：

(1)根据图中数据，反应开始至达到平衡时，CO的反应速率为________，反应达平衡时，c(H2)＝________。
(2)判断该反应达到平衡的依据是________(填序号)。
①CO减小的速率和CO2减小的速率相等
②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
解析：(1)由图知，反应10 min达到平衡，CO2浓度增加了0.03 mol·L－1，则CO浓度减小0.03 mol·L－1，所以v(CO)＝＝0.003 mol·L－1·min－1；由于起始时H2的浓度为0，所以达到平衡时c(H2)＝0.03 mol·L－1；
(2)CO减小的速率是正反应速率，CO2减小的速率是逆反应速率，当二者相等时，v正(CO)＝v逆(CO)，可逆反应达到平衡；反应达到平衡时，各组分的浓度不再发生变化。
答案：(1)0.003 mol·L－1·min－1　0.03 mol·L－1　(2)①③
12．[2019·安徽淮北一中期中](1)－定温度下，在密闭容器内进行某化学反应，气体X、Y的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。

①写出该反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
②在t1和t2时正反应速率分别为v1和v2，则二者大小关系为v1________v2(填“>”“<”或“＝”)。
③在t1、t2和t3三个时刻中，反应程度最大的是________(填“t1”“t2”或“t3”)。
(2)一定温度下，将一定量的N2和H2充入固定体积的密闭容器中进行反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。
①下列描述能说明该可逆反应达到化学平衡状态的有________。
A．容器内的压强不变
B．容器内气体的密度不变
C．相同时间内有3 mol H—H键断裂，有6 mol N—H键形成
D．c(N2) :c(H2) :c(NH3)＝1:3:2
E．NH3的质量分数不再改变
②若起始时向容器中充入10 mol·L－1的N2和15 mol·L－1的H2,10 min时测得容器内NH3的浓度为1.5 mol·L－1。10 min内用N2表示的反应速率为________；此时H2的转化率为________。
解析：(1)①随着时间变化，Y的物质的量减少、X的物质的量增加，即Y为反应物、X为生成物，依据物质的量变化量之比等于化学计量数之比，可得化学方程式为3Y(g)2X(g)。
②随着反应的进行，反应物的浓度降低，正反应速率减慢，即v1>v2。
③反应正向进行，t3时刻达到化学平衡，即t3时刻反应程度最大。
(2)①反应前后气体计量数之和不相等，密闭容器体积固定，未平衡时随反应进行，气体总物质的量变化导致压强变化，因此容器内的压强不变时，说明反应达到平衡，故A项正确；各组分都是气体，气体总质量始终保持不变，容器为恒容状态，密度保持恒定，因此密度不变不能说明反应达到平衡状态，故B项错误；H—H键断裂和N—H键形成都说明反应向正反应方向进行，因此不能说明反应达到平衡，故C项错误；开始时通入量未知，因此已知物质的量浓度之比，不能判断是否达到平衡，故D项错误；根据化学平衡状态的定义，NH3的质量分数不变，说明反应达到平衡，故E项正确。
②根据化学反应速率的表达式，v(NH3)＝＝0.15 mol·L－1·min－1，化学反应速率之比等于化学计量数之比，即v(N2)＝＝0.075 mol·L－1·min－1；消耗H2的物质的量浓度为×1.5 mol·L－1＝2.25 mol·L－1，H2的转化率为×100% ＝15%。
答案：
(1)①3Y(g)2X(g)　②>　③t3
(2)①AE　②0.075 mol·L－1·min－1　15%

能力达标

13.t ℃时，将2 mol SO2和1 mol O2通入体积为2 L的恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，2 min时反应达到平衡，此时测得反应物O2还剩余0.8 mol。请填写下列空白：
(1)从反应开始到化学平衡，生成SO3的平均反应速率为________；平衡时SO2的转化率为________。
(2)下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是________。
A．容器内压强不再发生变化
B．SO2的体积分数不再发生变化
C．容器内气体原子总数不再发生变化
D．相同时间内消耗2n mol SO2的同时消耗n mol O2
E．相同时间内消耗2 n mol SO2的同时生成n mol O2
(3)t ℃时，若将物质的量之比为1:1的SO2和O2混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中，反应达到平衡时，混合气体体积减少了20%。SO2的转化率为________。
解析：
(1)　　　　　　　 2SO2　＋　O22SO3(g)
起始浓度(mol·L－1) 1 0.5 0
转化浓度(mol·L－1) 0.2 0.1 0.2
平衡浓度(mol·L－1) 0.8 0.4 0.2
v(SO3)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，
α(SO2)＝×100%＝20%。
(3)设SO2、O2的物质的量均为1 mol，反应过程中减小了0.4 mol，即反应了0.8 mol SO2，SO2的转化率为80%。
答案：(1)0.1 mol·L－1·min－1　20%　(2)ABE　(3)80%
14．在2 L密闭容器中，800 ℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：
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)如图表示各物质浓度的变化曲线，A点处，v(正)________v(逆)，A点正反应速率________B点正反应速率。(用“大于”“小于”或“等于”填空)

(2)图中表示O2变化的曲线是________。用NO2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________。
(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是________。
a．容器内压强保持不变
b．v(NO)＝2v(O2)
c．容器内的密度保持不变
d．v逆(NO2)＝2v正(O2)
(4)能使该反应的反应速率增大的是________。
a．适当升高温度
b．及时分离出NO2气体
c．增大O2的浓度
d．选择高效的催化剂
解析：
(1)A点处生成物的浓度仍然增加，反应向正反应方向进行，因此v(正)大于v(逆)，A点反应物浓度大于B点反应物浓度，因此正反应速率A点大于B点。
(2)图中c、d表示的曲线浓度降低，是反应物。根据表中数据可知起始时NO的浓度是0.02 mol÷2 L＝0.01 mol·L－1，所以c表示NO，则表示O2变化的曲线是d。用NO2表示从0～2 s内该反应的平均速率v(NO2)＝v(NO)＝＝0.003 mol·L－1·s－1。
(3)a项，反应前后气体体积发生变化，则当容器内压强保持不变时，说明反应达到平衡状态，正确；b项，v(NO)＝2v(O2)，式中没有指明反应方向，不一定达到平衡状态，错误；c项，反应过程中气体质量和容积始终不变，因此容器内的密度始终不变，则容器内的密度保持不变，不能说明达到平衡状态，错误；d项，反应速率之比是相应的化学计量数之比，则v逆(NO2)＝2v正(O2)＝v正(NO2)，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，正确。
(4)a项，适当升高温度反应速率加快，正确；b项，及时分离出NO2，气体浓度降低，反应速率降低，错误；c项，增大O2的浓度反应速率加快，正确；d项，选择高效的催化剂反应速率加快，正确。
答案：
(1)大于　大于　(2)d　0.003 mol·L－1·s－1 (3)ad　(4)acd

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