化学平衡状态
题型一 可逆反应及其特征
1．下列反应不属于可逆反应的是( ) A．SO2溶于水和H2SO3分解 B．H2跟I2化合成HI和HI分解 C．SO2跟O2化合成SO3和SO3分解
D．NH3与HCl化合生成NH4Cl和NH4Cl受热分解生成NH3和HCl
解析：选D 在相同条件下，既能正向进行又能逆向进行的化学反应称为可逆反应，条件是判断的关键。D中正、逆反应的条件不同，不是可逆反应。
2．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．反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零 B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零 C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变 D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变
解析：选B 在一定条件下，反应开始时，反应物的浓度最大，正反应速率最大，生成物的浓度为零，逆反应速率为零，A正确；随着反应的进行，反应物的浓度降低，因可逆反应不能进行到底，则正反应速率最后不变但不为零，B错误，D正确；随着反应的进行，生成物的浓度增大，逆反应速率逐渐增大，最后不变，正、逆反应速率相等，C正确。
3．在一个恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)
－1
2SO3(g)，反应过程中某一时
－1
－1
刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为1.0 mol·L、1.0 mol·L、0.5 mol·L，当反应达到最大限度时，可能出现的数据是( )
A．c(SO3)＝1.5 mol·L B．c(O2)＝c(SO3)＝0.75 mol·L C．c(O2)＝1.25 mol·L D．c(SO2)＋c(SO3)＝1.5 mol·L
解析：选D A项，该反应为可逆反应，不能完全转化，则c(SO3)＜1.5 mol·L，错误；B项，某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为1.0 mol·L、1.0 mol·L、0.5 mol·L
－1
－1
－1
－1
－1
－1
－1
－1
，SO3的浓度增大0.25 mol·L变为0.75 mol·L，此时转化的氧气为0.125 mol·L，
1
－1－1－1
此时c(O2)＝1.0 mol·L－0.125 mol·L＝0.875 mol·L，错误；C项，该反应为可逆反应，不能完全转化，结合上述分析可知，c(O2)＜1.25 mol·L，错误；D项，由S原子守恒可知，c(SO2)＋c(SO3)＝1.5 mol·L，正确。
题型二 化学平衡状态
4．已知：K3[Fe(CN)6]溶液是检验Fe的试剂，若溶液中存在Fe，将产生蓝色沉淀。将0.2 mol·L的KI溶液和0.05 mol·L的Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，取混合液分别完成下列实验，能说明下列溶液中存在化学平衡“2Fe＋2I
实验编号 ① ② ③ ④ A.① C．③和④
实验操作 滴入KSCN溶液 滴入AgNO3溶液 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 滴入淀粉溶液 B．②和④ D．①和③
－
3＋
－
3＋
－
－1
－12＋
2＋
－1
－1
－1－1－1
2Fe＋I2”的是( ) 实验现象 溶液变红色 2＋
有黄色沉淀生成 有蓝色沉淀生成 溶液变蓝色 解析：选A 设溶液体积各为1 L，则n(I)＝0.2 mol，n(Fe)＝0.1 mol，故I过量，故溶液中一定有I、Fe、I2。要证明溶液中存在化学平衡“2Fe＋2I只需证明溶液中还存在Fe即可。
5．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。现向一密高温、高压
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：N2＋3H2催化剂 2NH3，下列有关说法正确的是( )
A．达到化学平衡时，N2将完全转化为氨
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，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化 D．达到化学平衡时，正、逆反应速率都为零
解析：选C 达到化学平衡时，各组分的浓度不再变化。 6．一定条件下，反应2A(g)＋2B(g)达到化学平衡状态的标志是( )
A．单位时间内生成2n mol B，同时消耗3n mol C B．容器内压强不随时间变化
3C(g)＋D(g)在容积不变的密闭容器中进行，
3＋
－
2＋
3＋
－
2Fe＋I2”，
2＋
2
C．混合气体的密度不随时间变化
D．单位时间内生成2n mol A，同时生成n mol D
解析：选D 此反应是反应前后气体的体积和总质量不变的反应，只要反应一开始，其气体的总压强、总物质的量、密度均不随时间变化，故气体的总压强、气体的密度不变，不能说明达到平衡状态。A项中均表示逆反应速率，不能说明达到平衡状态；D项中单位时间内生成2n mol A，则消耗n mol D，同时生成n mol D，则正、逆反应速率相等，说明反应已达到平衡状态。
7．在一定温度下的恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)不能说明反应一定达到化学平衡状态的是( )
A．c(SO2)∶c(O2)∶c(SO3)＝2∶1∶2 B．容器内的压强不再改变 C．SO2的转化率不再改变
D．SO3的生成速率与SO3的消耗速率相等
解析：选A c(SO2)∶c(O2)∶c(SO3)＝2∶1∶2，只能说明某一时刻各物质的浓度之间的关系，不能说明各物质的物质的量浓度不变，A错误；该反应为反应前后气体的体积发生变化的反应，容器内的压强不再改变时，说明气体的物质的量也不再发生变化，反应达到平衡状态，B正确；SO2的转化率不再改变，说明各组分物质的量不变，反应达到平衡状态，C正确；SO3的生成速率与SO3的消耗速率相等，说明正、逆反应的速率相等，反应达到平衡状态，D正确。
8．在200 ℃时，将1 mol H2(g)和2 mol I2(g)充入到容积为V L的密闭容器中，发生反应：I2(g)＋H2(g)
2HI(g) ΔH＝－c kJ·mol
－1
2SO3(g)，下列证据
(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________。(以上
填“增大”“减小”或“不变”)
(3)当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了平衡。若保持外界条件不变时，反应混合物的总物质的量为________mol，此时放出的热量Q________c kJ(填“＝”“>”或“<”)。
3
解析：(1)根据定义c＝ 即可求出各自的浓度。浓度越大，反应速率越大。因此刚开始时正反应速率最大，逆反应速率最小。
(2)该反应在反应前后分子数相等，混合物总物质的量始终为3 mol；该反应为可逆反应，不可能进行完全，放出的热量小于c kJ。
12－1－1
答案：(1) mol·L mol·L 0 v正 v逆
nVVV(2)减小 减小 增大 减小 增大 (3)相等 3 <
9．在一定温度下，容器内某一反应中两种气态物质M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图，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，反应达到平衡状态 C．t3时，M上a点正反应速率等于N上b点的逆反应速率
D．t3后的单位时间段内，无论是用M表示还是用N表示，反应速率均为0
解析：选D 由图可知，M为生成物，N为反应物。在0～t1时间内N和M的物质的量的变化量之比为2∶1，反应最后M、N的物质的量均不发生变化，说明该反应为可逆反应，故得反应方程式应为2N
M，A错误；t2时，N的物质的量仍在减小，M的物质的量在增加，
M，t3时达到平衡状态，v正(M)∶v说明v(正)>v(逆)，没有达到平衡状态，B错误；2N
逆
(N)＝1∶2，C错误；达到平衡后，各物质的浓度不再发生变化，因此t3后的单位时间段内，
各物质的浓度变化量为0，D正确。
10．工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)＋H2O(g)
催化剂
CO2(g)＋H2(g)，下列选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是( )
A．单位时间内消耗2 mol CO的同时生成2 mol CO2 B．两个H—O键断裂的同时有一个H—H断裂
4
C．反应容器内的压强不再发生变化 D．混合气体的相对分子质量不发生变化
解析：选B A项描述的反应速率都是v正，无法判断是否达到平衡；B项说明H2O的分解速率(v正)与H2的消耗速率(v逆)相等，即v正(H2O)＝v逆(H2O)，能判断反应达到平衡；C项，由于该反应在反应前后气体的物质的量不变，故压强始终不变，不能说明反应达到平衡；D项，混合气体的质量不变，物质的量不变，反应前后混合气体的相对分子质量不变，故不能说明反应达到平衡状态。
11．可逆反应：2NO2(g)的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2； ②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO； ③用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2∶2∶1的状态； ④混合气体中
△
2NO(g)＋O2(g)在恒容密闭容器中反应，达到平衡状态
n（NO2）
不变；
n（NO）
⑤混合气体的颜色不再改变的状态； ⑥混合气体的密度不再改变的状态；
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①⑤⑥ C．①⑤⑥⑦
B．①④⑤⑦ D．①③⑤⑥⑦
解析：选B ①单位时间内生成n mol O2等效于消耗2n mol NO2，同时生成2n mol NO2，正、逆反应速率相等，达到平衡状态，正确；②单位时间内生成n mol O2的同时生成 2n mol NO，都表示的是正反应速率，错误；③正反应速率不一定等于逆反应速率，无法判断是否达到平衡状态，错误；④混合气体中
n（NO2）
不变，说明各物质的物质的量不变，反应达到
n（NO）
平衡状态，正确；⑤混合气体的颜色不再改变，说明NO2的浓度不变，反应达到平衡状态，正确；⑥恒容密闭容器，且反应中气体总质量不变，故混合气体的密度一直不变，错误；⑦该反应是反应前后气体体积变化的反应，混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，正确。
12．在容积为4 L的刚性密闭容器中，进行可逆反应：X(g)＋2Y(g)
2Z(g)并达到
平衡，在此过程中，以Y的浓度改变表示的反应速率v(正)、v(逆)与时间t的关系如图。则图中阴影部分的面积表示( )
5
A．X的浓度的变化 C．Z的浓度的变化
B．Y的物质的量的变化 D．Z的物质的量的减少
Δc解析：选C 由v＝ 可知，v正与t的乘积为浓度减小量，v逆与t的乘积为浓度增加
Δt量，Δc＝v正Δt－v逆Δt＝SabdO－SbOd，所以阴影部分的面积为Y的浓度的变化，Y浓度的变化也等于Z浓度的增加，为X浓度减小的2倍，C项正确。
13．在密闭容器中发生反应：A(g)＋2B(s)
－1
xC(g)，达到平衡后减小压强，10 s后
A的浓度减小2 mol·L。下列说法中正确的是( )
A．x一定大于3
B．v(A)＝0.2 mol·L·s C．增加B的量，反应速率加快 D．A的转化率降低
解析：选B 减小压强，任何气体物质的浓度都减小，与化学方程式中各物质的化学计Δc（A）2 mol·L－1
量数无关，不能确定x的值，A项错误；v(A)＝ ＝ ＝0.2 mol·L·s
Δt10 s
－1
－1
－1
－1
，B项正确；B是固体，增加B的量，化学反应速率不变，C项错误；不能确定平衡移动的
方向，因此也就不能确定A的转化率是升高还是降低，D项错误。
14．一定温度下，在10 L密闭容器中加入5 mol SO2和3 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g)，10 min 时，反应达到平衡状态，此时有3 mol SO2发生了反应。
(1)反应生成了________mol SO3，v(SO2)＝________。 (2)平衡时SO3的浓度是________，SO2的转化率是________。 (3)平衡时容器内气体的总物质的量为________mol。
(4)物质的浓度不再改变标志着该反应已达平衡，下列还可以说明该反应已达平衡的是________(填序号)。
①体系内压强不再改变 ②容器内气体的密度不再改变
③混合气体的平均相对分子质量不再改变 ④v正(SO3)＝2v逆(O2)
6
⑤n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)＝2∶1∶2 解析： 2SO2 ＋ O2
2SO3
开始： 5 mol 3 mol 0 变化： 3 mol 1.5 mol 3 mol 平衡： 2 mol 1.5 mol 3 mol
3 mol10 L3 molΔc（SO2）－1
则平衡时SO3的浓度为 ＝0.3 mol·L，v(SO2)＝ ＝ ＝0.03
10 LΔt10 min3 mol－1－1
mol·L·min，SO2的转化率为 ×100%＝60%，平衡时混合气体的总物质的量为2 mol
5 mol＋1.5 mol＋3 mol＝6.5 mol。
(4)根据反应方程式知：①中体系压强不变，说明反应已达平衡状态；②中容器的体积不变，混合气体的质量不变，则反应过程中密度始终不变，密度不变不能说明反应已达平衡状态；③中混合气体的总质量不变，但反应过程中混合气体的总物质的量改变，若平均相对分子质量不变，说明反应已达平衡状态；④表示v正＝v逆，说明反应已达平衡状态；⑤中三者的物质的量之比等于化学计量数之比，不能说明反应已达平衡状态。
答案：(1)3 0.03 mol·L·min (2)0.3 mol·L 60% (3)6.5 (4)①③④
－1
－1
－1
7
