高中化学选修4化学平衡习题与答案解析

第三节化学平衡练习题

一、选择题

1．在一个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，SO2、O2、SO3分别是0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，当反应达到平衡时，可能存在的数据是（）

A．SO2为0.4mol/L，O2为0.2mol/L

B．SO2为0.25mol/L

C．SO2、SO3(g)均为0.15mol/L

D．SO3(g)为0.4mol/L

2．在一定温度下，可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是（）

A. C生成的速率与C分解的速率相等

B. A、B、C的浓度不再变化

C. 单位时间生成n molA，同时生成3n molB

D. A、B、C的分子数之比为1:3:2

3．可逆反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)达到平衡时的标志是（）

A. 混合气体密度恒定不变

B. 混合气体的颜色不再改变

C. H2、I2、HI的浓度相等

D. I2在混合气体中体积分数不变

4．在一定温度下的定容密闭容器中，取一定量的A、B于反应容器中，当下列物理量不再改变时，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B

C．C、D的物质的量的比值D．气体的总物质的量

5．在一真空密闭容器中，通入一定量气体A．在一定条件下，发生如下反应：

2A(g) B(g) + x C(g)，反应达平衡时，测得容器内压强增大为P％，若此时A的转化率为a％，下列关系正确的是（）

A．若x=1，则P＞a B．若x=2，则P＜a

C．若x=3，则P=a D．若x=4，则P≥a

6．密闭容器中，用等物质的量A和B发生如下反应：A(g)+2B(g) 2C(g)，反应达到平衡时，若混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等，则这时A的转化率为（）

A．40％B．50%

C．60％D．70％

7．在1L的密闭容器中通入2molNH3，在一定温度下发生下列反应：2NH3N2+3H2，达到平衡时，容器内N2的百分含量为a%。若维持容器的体积和温度都不变，分别通入下列初始物质，达到平衡时，容器内N2的百分含量也为a％的是（）

A．3molH2+1molN2B．2molNH3＋1molN2

C．2molN2+3molH2D．0.1molNH3＋0.95molN2+2.85molH2 8．在密闭容器中发生反应2SO2+O2 2SO3(g)，起始时SO2和O2分别为20mol 和10mol，达到平衡时，SO2的转化率为80%。若从SO3开始进行反应，在相同的条件下，欲使平衡时各成分的体积分数与前者相同，则起始时SO3的物质的量及SO3的转化率分别为（）

A 10mol 10%

B 20mol 20%

C 20mol 40%

D 30mol 80%

9．X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中，发生反应

X+2Y 2Z 。达到平衡时，若它们的物质的量满足：n （X ）+n （Y ）=n （Z ），则Y 的转

化率为（ ）

A ．

%1005?+b a B ．%1005)(2?+b b a C ．%1005)(2?+b a D ．%1005)(?+a

b a

10．一定条件下，在一密闭容器中通入一定量SO 2和O 2的混合气体，发生如下反应：

2SO 2(g)+O 2(g) 2SO 3(g)+Q (Q >0)。反应达平衡后SO 2、O 2和SO 3的物质的量之

比为3∶4∶6，保持其它条件不变，降低温度后达到新的平衡时，O 2和SO 3的物质的量分别是1.1 mol 和2.0 mol ，此时容器内SO 2的物质的量应是( A )

A . 0.7 mol

B . 0.9 mol

C . 1.1 mol

D . 1.3 mol

11．在一定温度下，某密闭容器中发生反应：2SO

2(g)＋O 2(g)

2SO 3(g)＋Q 达平

衡后，SO 2、O 2、SO 3的物质的量之比为3∶2∶4。其它条件不变，升温达到新平衡时，SO 2为1.4 mol ，O 2为0.9 mol ，则此时SO 3的物质的量为 ( )

A. 1.4 mol

B. 1.6 mol

C. 1.8 mol

D. 2.0 mol

12．某体积可变的密闭容器，盛有适量的A 和B 的混合气体，在一定条件发生反应A+3B

2C ，若维持温度和压强不变，当达到平衡时，容器的体积为V L ，其中C 气体的

体积占10%，下列推断正确的是（ ）

①原混合气体的体积为1.2V L ②原混合气体的体积为1.1V L

③反应达到平衡时气体A 消耗掉0.05V L ④反应达到平衡时气体B 消耗掉0.05V L A 、②③

B 、②④

C 、①③

D 、①④

13．在一定温度时，将1mol A 和2mol B 放入容积为5L 的某密闭容器中发生如下反应：

A(s)+2B(g) C(g)+2D(g)，经5min后，测得容器内B的浓度减少了0.2mol/L。

下列叙述不正确

．．．的是（）

A．在5min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为0.02mol/(L·min)

B．5min时，容器内D的浓度为0.2mol/L

C．当容器内压强保持恒定时，该可逆反应达到平衡状态

D．5min时容器内气体总的物质的量为3mol

14．把6molA和5molB两气体通入容积为4L的密闭容器中，一定条件下反应：

3A（气）+B（气）2C（气）+xD（气）+Q，5min达平衡，此时生成2molC，测得D的平均反应速率为0.1mol·（L·min）－1。下列说法中正确的是（）A．降低平衡体系的温度，逆反应速率最小，正反应速率增大，平衡正向移动

B．恒温下达到平衡的标志是C和D的生成速率相等

C．A的平均反应速率为0.15mol·（L·min）

D．B的转化率为25%

15．一定温度下，向一固定容积的容器中放入1molA和1molB，待反应A(s)+B(g)

C(g)+2D(g)达到平衡时，C的质量分数是M%，在相同的条件下，若按以下配比开始反应，平衡时C的质量分数比为M%的是（）

A．2molA+2molB B．2molD+1molC

C．2molD+1molA+1molB D．0.5molA+0.5molB+0.5molC+1.0molD 16．在密闭容器中发生反应2SO2+O2 2SO3(g)，起始时SO2和O2分别为30mol 和15mol，达到平衡时，SO2的转化率为80%，若从SO3开始进行反应，在相同条件下，欲使平衡时各成分的体积分数与前者相同，则起始时SO3的物质的量及SO3的转化率为（）

A ．15mol 和10%

B ．30mol 和20%

C ．30mol 和40%

D ．45mol 和80%

二、填空题

17．写出下列化学反应的化学平衡常数表达式：

①N 2+3H 22NH 3 K=

②

31

N 2+H 2 3

2

NH 3 K= ③Fe+4H

2O(g)

Fe 3O 4+4H 2 K=

18．在1L 密闭容器中，充入amolN 2和bmolH 2，在一定温度下N 2+3H 2

2NH 3，达到平

衡，容器中还剩余CmolN 2，则平衡时N 2的转化率是 ，H 2的转化率是 ，生成NH 3是 mol ，容器中H 2的平衡浓度是 。 19．一定温度下在10L 容器中加入5molSO 2和3molO 2，当反应达到平衡时，有3molSO 2发生了反应，则：

（1）生成了 molSO 3，SO 2的转化率为 。 （2）平衡时容器内气体的总物质的量为 。

（3）平衡时SO 2的浓度是 ，O 2的浓度是 ，SO 3的浓度是 。

20．一定条件下，可逆反应：A 2+B 2

2C 达到平衡。经测定，平衡时c (A 2)=0.5mol/L ，

c (B 2)=0.1mol/L ，c (C)=1.6mol/L ，若A 2、B 2和C 的起始浓度分别为a mol/L ，b mol/L ，c mol/L 。

请回答：

（1）a 、b 应满足的关系是 ____________________（2）a 的取值范围是 ___________________________

21．在温度830K 时，下列可逆反应及其平衡有某些特殊性：

CO(g)＋H

2O(g) CO 2(g)＋H 2(g)

若 c (CO)始为2 mol / L ，c (H 2O)始为3 mol / L ，反应达平衡时，CO 的转化率为60%，

如果c (H 2O)始为6 mol / L ，c (CO)始为2 mol / L ，反应达到平衡时，则CO 的转化率为75%。

(1) 计算上述两种情况下H 2O 的转化率 、 ，CO 和H 2O 的转化率

之间的关系可表示为 。 (2) 设830K 时，c (CO)始＝a mol / L ，c (H 2O)始＝b mol / L ，达平衡时c (H 2)平＝c mol / L 。 ① 当a ＝5，c ＝

9

20

时，b ＝ ； ② 当a ＝b 时，

a

c

＝ ；

③ 用以表示a 、b 、c 之间关系的式子是 。

22．将2mol H 2O 和2mol CO 置于1L 容器中，在一定条件下，加热至高温，发生如下可逆反应：2H 2O （g ）

2H 2＋O 2 2CO ＋O 2

2CO 2

（1）当上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能．．同时是 和 ，或 和 。（填它们的分子式）

（2）若平衡时O 2和CO 2的物质的量分别为 n （O 2）平＝a mol ， n （CO 2）平＝b mol 。试求n （H 2O ）平＝ 。（用含a 、b 的代数式表示） 三、计算题

23．a molN 2和b molH 2反应，在一定条件下达到平衡，生成c molNH 3．NH 3在平衡混合物中的质量分数是多少？

24．1体积SO 2和3体积空气混合后，在450℃以上通过V 2O 5催化剂，发生如下反应：

2SO

(g) +O2(g) 2SO3(g)

若同温同压下测得反应前后混合气体的密度比为0.9∶1，则反应掉的SO2是原有SO2的百分之几？

答案及解析:

1．C项反应物、生成物浓度不可能同时减小。因是可逆反应，不可能反应物或生成物变为0，A、D不正确。答案：B。

2．判断一个反应是否处于平衡状态的主要依据为：①看v(正)与v(逆)是否相等；②反应物和生成物的浓度是否不随时间的变化而变化。

A选项说明v(正)=v(逆)，B选项说明反应体系各物质的浓度不再改变，应选A、B。D 很明显是错误，C选项不能确保已达平衡（在任何时刻，有n molA产生时必有3n molB同时产生，两者表示的都是逆反应速率）。答案为AB。

3．对于氢气与碘蒸气合成碘化氢反应来说，它反应前后气体体积没有发生变化。因此在一固定容积的密闭容器中，不管该可逆反应是从正反应开始还是从逆反应开始，不管该反应是

否达到平衡状态，容器中混合气体的密度始终是不变的，显然A 项不是平衡时的标志；在H 2、I 2、HI 气体中只有I 2蒸气具有颜色是紫红色的，当混合气体的颜色不变时，实质上就意味着I 2的浓度不再变化，也就是反应混合物各组成成分的含量保持不变。故B 选项正确；C 选项中H 2、I 2、HI 的浓度相等时，并不表示各物质的浓度保持不变，故C 项错误；D 选项I 2在混合气体中体积分数不变就表示各物质的浓度不再发生变化，故D 选项正确。答：BD 。

4．题给反应是一个反应前后气体体积不变的反应，故不管平衡是否移动，混合气体的压强与气体的总物质的量均不变；而平衡生成C 、D 的物质的量相等，故比值不变。

答案：B 。

5．转化率=

反应物的起始浓度

浓度

反应物消耗（反应）的×100%。

A 项根据已知压强增大P ％，则 x +1＞2，x ＞1，排除A 。 设通入的一定量气体A 为1mol ， 2A(g)

B(g) + x C(g)

始态（mol ） 1 0 0

转化（mol ） a% 21

a% 2x a% 平衡（mol ） 1- a% 2

1

a%

2

x a% 依据压强增大 P ％，则应满足： 1- a% + 21a% + 2

x

a% =1 + P% x=

P 2+1

答案为B、C。

6．【知识点拨】化学平衡的一般计算要采用平衡计算模式，模式中的三种量可用物质的量，物质的量浓度，对于气体，还可用体积。对于气体的相关计算，可涉及压强、体积、相对密度和平均相对分子量，故可用到相关规律，如压强比等于物质的量之比，气体体积比等于物质的量之比，质量守恒定律。采用求平均量的计算公式或三角正弦法等。

如果已知平衡时总的物质的量或总体积，或平衡时的物质的量与初始物质的量之比，或平衡时与初始的压强之比，或平衡时的平均相对分子量，则要设未知数写出模式，列代数方程式求解。若是已知平衡时的平均相对分子量，则要根据质量守恒定律列代数式求解。

【分析解答】设A物质的转化率为x，A和B起始物质的量都为amol。

A(g) + 2B(g) 2C(g)

起始物质的量（mol） a a 0

转化物质的量（mol）ax 2ax 2ax

平衡物质的量（mol）a-ax a-2ax 2ax

根据题意，A和B物质的量之和与C物质的量相等

a-ax＋a-2ax=2ax

x=0.4

则A的转化率为40％，选项A正确．

7．同温同容下，对于氨的分解反应，我们根据反应的系数关系，将选项的四种情况都换算成反应物（NH3），如果NH3为2mol时，它们都可达到相同的平衡状态，即等效。

选项A换算成NH3为2mol，符合题意；选项B、C换算成NH3都不是2mol，故排除。

选项D：2NH3N2 + 3H2

2 1

3 x 0.95 2.85 x =1.90mol

0.1＋1.9=2.0（mol ），等效。 答案为：A 、D 。

8．某可逆反应，无论从正反应开始，还是从逆反应开始，只要正反应起始浓度与逆反应起始浓度“相当”，在相同条件下，可达到同一平衡状态。答案：B 。 9． 【分析解答】X + 2Y

2Z

起始 amol bmol 0

反应

ba 21

ba ba 平衡 ba a 21

- ba b - ba

根据题意ba ba b ba a =-+-21 ∴%1005)

(2?+=b

b a a

答案为B 选项。

10．【分析解答】一法：设第一种平衡状态下O 2为x ，则SO 3为2

3

，变成第二种平衡时O 2变化量为y ， 2SO

2(g )＋O 2(g )

2SO 3(g )＋Q

x

23x 2

3

x ＋2y ＝2.0 解得： x ＝1.2 mol y 2y x －y ＝1.1 y ＝0.1 mol

1.1

2.0

可得：2SO 2(g )＋O 2(g ) 2SO 3(g )＋Q

0.9 1.2 1.8

0.2 0.1 0.2

0.7 1.1 2.0

二法：用等效平衡办法，将SO 3转变为SO 2和O 2，使原初始量比相同。 2SO

2(g )＋O 2(g ) 2SO 3(g ) 2SO 2(g )＋O 2(g )

2SO 3(g )

3 4 6 x 1.1 2.0

( 5 3 0 ) ( 2.0 1 0 ) 4

336++＝11.10.2++x 79＝1.20.2x

+ x ＝0.7 mol 三法：2SO

2(g )＋O 2(g ) 2SO 3(g ) 2SO 2(g )＋O 2(g ) 2SO 3( g )

2.1 0 2.1 0 1 2 2.1－4a 6a 1.1 2 4a 6a

a

a

641.2-＝21，a ＝0.3 2SO

2(g )＋O 2(g ) 2SO 3(g ) 2SO 2(g )＋ O 2(g ) 2SO 3(g )

2.7 2.1 0 2.7 2.1 0 1.8 0.9 1.8 2 1 2

0.9 1.2 1.8 0.7 1.1 2

答案为A 。

11．【分析解答】解法一：

2SO

2(g)＋O 2(g)

2SO 3(g) 2SO 2(g) ＋ O 2(g)

2SO 3 (g)

n 0 (mol) a b 0 a b 0

n 变 (mol) 2x x 2x a －1.4 b －0.9

n 平 (mol) a －2x b －x 2x 1.4 0.9

b ＝1.6 mol ，a ＝

7

2

×0.8＝2.8 mol 。 2SO 2(g)＋O 2(g)

2SO 3 (g)

n 0 (mol) 2.8 1.6 0

n 变 (mol) 1.4 0.7 1.4 n 平 (mol) 1.4 0.9 1.4

解法二： 2SO 2(g)＋O 2(g)

2SO 3(g)

n 0 (mol) 3a 2a 4a

n 变 (mol) 2x x 2x n 平 (mol) 3a ＋2x 2a ＋x 4a -2x

由题意知，3a ＋2x ＝1.4，2a ＋x ＝0.9，联立二式得：a ＝0.4 mol ，x ＝0.1 mol ，4a -2x ＝ 4×0.4 mol -2×0.1 mol ＝1.4 mol ，故应选A 。 12． A 13．D 14．C 15． BD 16． B

17．（1）3

2223]

[][]

[H N NH K ?=

； （2）]

[][][2312

32

3H

N NH K =

； （3）4

24

2]

[][O H H K = 18．

%100?-a c

a ；%100)(3?-b

c a ；2(a-c)mol ；b-3a+3cmol/L 19．（1）3；60% （2）6.5mol （3）0.2mol/L ；0.15mol/L ；0.3mol/L

20．（1）a -b =0.4 （2）0.4≤a ≤1.3

解析：（1）A 、B 消耗浓度与化学计量数成正比：a -0.5=b -0.1?a -b =0.4 （2）若反应从正方向开始，C 的起始浓度为0：

A 2 +

B 2 2C

0.5mol 1.6mol

(0.5+0.8)mol 0 a =1.3mol

若反应从逆向反应开始：A 、B 两物质中必有一种物质的量为0，根据题目数据可知 b =0 A 2 + B 2

2C

0.5 0.1 1.6mol

(0.5-0.1)mol 0 a =0.4mol 则a 的取值范围为0.4≤a ≤1.3

21．(1) 40%；25%；ω (CO )＋ω (H 2O )＝1 (2) ①4 ②0.5 ③a c ＋b

c

＝1或 ac ＋bc ＝ab

注：此类平衡除上述规律外，还有一规律：生成物的平衡量的分子是两反应物的乘积，

分母是两反应物的和。

22．（1）H 2O H 2， CO CO 2 （2）(2－2a －b ) mol 23．分析 凡化学平衡算题，常用下列计算模式进行计算： （一）常规解法：

NH 3的质量分数应等于平衡态（即终态）时NH 3的质量除以平衡态时各组分的质量和，即为：

NH 3％=17c /[28（a -c /2）+2（b -3c /2）＋17c ]×100％=17c /（28a +2b ）×100％ （二）巧解：

平衡混合气质量守恒，仍为（28a ＋2b ）g ，其中NH 3为17c g ，则有NH 3％=17c ／（28a

＋2b）×100％

答案17c/（28a+2b）×100%。

24．分析同温同压下反应前后气体密度比为0.9∶1，即体积比为1∶0.9，体积差量为（1+3）×0.1=0.4．

设反应掉的SO2为x体积．

X=0.8

则反应掉SO2是原有SO2的80％．

解题方法为差量法．

答案80%．