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第29 讲 化学平衡状态
1.对于可逆反应M+N
Q 达到平衡时,下列说法正确的是( )
A.M、N、Q 三种物质的浓度一定相等 B.M、N 全部变成了Q
C.反应混合物中各组分的浓度不再变化 D.反应已经停止
【答案】C
【解析】可逆反应不会进行到底,是动态平衡,B、D 两项均错误;M、N、Q 三种物质的浓度不一定相等,
A 项错误。
2.甲、乙两容器都在进行AB 的反应,甲容器内每分钟减少4mol A,乙容器内每分钟减少2mol A,则
甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率要( )
A.快 B.慢 C.相等 D.无法判断
【答案】D
【解析】反应速率是单位时间内浓度的改变量,题中只给我们物质的量的改变量,没有告诉我们容器的体
积,所以反应速率无法计算。
3.在一定条件下发生反应 2SO3(g)
2SO2(g)+O2(g),将2 mol SO3通入2 L 容积恒定的密闭容器甲中,
若维持容器内温度不变,5 min 末测得SO3的物质的量为0.8 mol。则下列说法正确的是( )
A.0~5min,SO2的生成速率v(SO2)=0.12mol·L-1·min-
1
B.若起始时充入3 mol SO3,起始时SO3分解速率不变
C.若某时刻消耗了1 molSO3同时生成了0.5molO2,则表明该反应达到了平衡状态
D.达到平衡时,SO2和SO3的浓度相等
【答案】A
【解析】据题意得,5 min 末测得SO3的物质的量为0.8 mol,则0~5min 内消耗SO31.2mol,
v(SO2)=0.12mol·L-1·min-1,故0~5min,SO2的生成速率v(SO2)=0.12mol·L-1·min-1,A 正确;若起始时充入
3 mol SO3,相当于增大压强,SO3分解速率减小,B 错误;若某时刻消耗了1 molSO3同时生成了
0.5molO2,则说明可逆反应正向进行,不能表明该反应达到了平衡状态,C 错误;达到平衡时,SO2和SO3
的浓度不一定相等,D 错误。
4.一定温度下,体积不变的密闭容器中,可逆反应X(g)+3Y(g)
2Z(g)达到平衡的标志是( )
A.气体总质量保持不变 B.X、Y、Z 的浓度都相等
C.X、Y、Z 的浓度不再发生变化 D.X、Y、Z 的分子数之比为1∶3∶2
【答案】C
【解析】反应物和生成物都是气体,故气体总质量保持不变不能作为判断是否达到化学平衡状态的依据,
故A 错误;平衡时X、Y、Z 的浓度取决于物质的起始物质的量和转化率,故X、Y、Z 的浓度都相等不能
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作为判断是否达到平衡状态的依据,故B 错误; X、Y、Z 的浓度不再发生变化,说明达到平衡状态,故
C 正确;平衡时X、Y、Z 的分子数之比决于物质的起始物质的量和转化率,故X、Y、Z 的分子数之比为
1:3:不能作为判断是否达到平衡状态的依据,故D 错误。
5.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z 的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),
达到平衡时,X、Y、Z 的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断正确的是( )
A.c1∶c2=3∶1
B.平衡时,Y 和Z 的生成速率之比为2∶3
C.X、Y 的转化率不相等
D.c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L-1
【答案】D
【解析】 平衡浓度之比为1∶3,转化浓度之比亦为1∶3,故c1∶c2=1∶3,A、C 不正确;平衡时Y 生
成表示逆反应速率,Z 生成表示正反应速率且v 生成(Y)∶v 生成(Z)=3∶2,B 不正确;由可逆反应的特点可知
0<c1<0.14 mol·L-1,D 正确。
6.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SO2、O2、SO3的浓度
分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是 ( )
A.SO2为0.4 mol·L-1,O2为0.2 mol·L-1
B.SO2为0.25 mol·L-1
C.SO3为0.4 mol·L-1
D.SO2、SO3均为0.15 mol·L-1
【答案】B
【解析】SO2和O2的浓度增大,说明反应向逆反应方向进行建立平衡,SO2和O2的浓度变化分别为0.2
mol·L-1、0.1 mol·L-1,需要消耗三氧化硫的浓度为0.2 mol·L-1,由于该反应为可逆反应,实际变化浓度应
小于三氧化硫的原有浓度0.2 mol·L-1,所以达到平衡时SO2的浓度小于0.4 mol·L-1,O2的浓度小于0.2
mol·L-1,故A 错误;SO2的浓度增大,说明反应向逆反应方向进行建立平衡,若SO3完全反应,则SO2的
浓度变化为0.2 mol·L-1,实际变化为0.05 mol·L-1,故B 正确;SO3的浓度增大,说明该反应向正反应方向
进行建立平衡,若二氧化硫和氧气完全反应,SO3的浓度变化为0.2 mol·L-1,实际变化应小于该值,故C
错误;反应物、生成物的浓度不可能同时减小,故D 错误。
7.在恒容密闭容器中,可以作为2NO2(g)2NO(g)+O2(g)达到平衡状态标志的是 ( )
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混合气体的颜色不再改变
④混合气体的密度不再改变
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变
⑥混合气体中NO 与O2的物质的量之比保持恒定
⑦混合气体的总压强保持恒定
A.①③⑤⑦
B.②④⑤
2
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C.①③④
D.①②③④⑤
【答案】A
【解析】 ①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2,证明正、逆反应速率相等,反应达到平衡,
正确;②O2和NO 均为正反应产物,不能证明反应达到平衡,错误;③混合气体的颜色不再改变,证明
NO2的浓度不随时间的变化而变化,证明反应达到了平衡,正确;④化学反应前后质量是守恒的,容器容
积不变,混合气体的密度为一定值,错误;⑤化学反应前后物质的量变化,质量守恒,所以混合气体的平
均相对分子质量不再变化即可证明反应达到了平衡状态,正确;⑥NO 和O2均为正反应产物,二者物质的
量之比保持恒定,不能作为反应达到平衡的依据,错误;⑦混合气体的总压强不再改变,证明生成物和反
应物的物质的量不再变化,反应达到平衡,正确。
8.对可逆反应A(s)+3B(g)C(g)+2D(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是 (
)
①增加A 的量,平衡向正反应方向移动
②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v(正)减小
③压强增大一倍,平衡不移动,v(正)、v(逆)不变
④增大B 的浓度,v(正)>v(逆)
⑤加入催化剂,B 的转化率提高
A.①②
B.④
C.③
D.④⑤
【答案】B
【解析】①A 是固体,增大A 的量对平衡无影响,故①错误;②升高温度,v(正)、v(逆)均增大,但v(逆)
增大的程度大,平衡向逆反应方向移动,故②错误;③压强增大平衡不移动,但v(正)、v(逆)都增大,故③
错误;④增大B 的浓度,直接导致正反应速率增大,平衡向正反应方向移动,v(正)>v(逆),故④正确;⑤
催化剂同等程度增大正、逆反应速率,化学平衡不发生移动,B 的转化率不变,故⑤错误。
9.向一容积不变的密闭容器中充入1 mol N2O4,建立了平衡N2O4(g)2NO2(g),测知N2O2的转化率为
a%,在其他条件不变时再通入1 mol N2O4,待重新建立新平衡时N2O4的转化率为b%。a 与b 的大小关系
为 ( )
A.a<b
B.a>b
C.a=b
D.无法确定
【答案】B
【解析】 由状态Ⅲ到状态Ⅱ的转变过程平衡左移,N2O4的转化率减小,所以a>b。
10.(1) 工业上,裂解正丁烷可以获得乙烯、丙烯等化工原料。
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反应1:C4H10(g,正丁烷)CH4(g)+C3H6(g) ΔH1
反应2:C4H10(g,正丁烷)C2H6(g)+C2H4(g) ΔH2
某温度下,向2 L 恒容密闭容器中投入2 mol 正丁烷,假设控制反应条件,只发生反应1,达到平衡时测得
CH4的体积分数为。下列情况表明上述反应达到平衡的是________(填字母,下同)。
A.混合气体的密度保持不变
B.甲烷、丙烯的生成速率相等
C.混合气体压强保持不变
D.丙烯的体积分数保持不变
(2) 深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义,合成尿素的反应为2NH3(g) +
CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH=-87.0 kJ·mol-1
若向某恒温且恒容的密闭容器中加入等物质的量的NH3和CO2,发生上述反应。下列叙述不能说明反应已
经达到平衡状态的是________。
A.断裂6 mol N—H 的同时断裂2 mol O—H
B.压强不再变化
C.混合气体的密度不再变化
D.CO2的体积分数不再变化
(3)反应:4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),恒温恒容情况下,下列说法能判断此反应达
到平衡的是________。
A.气体物质中氮元素与氧元素的质量比不变
B.容器内气体密度不变
C.容器内气体颜色不变
D.容器内NaNO3的浓度保持不变
【答案】 (1)CD (2)A (3)ABC
【解析】 (1)气体密度等于气体质量除以容器体积,反应1 的反应物和生成物都是气体,气体质量不变,
容器体积不变,因此在恒温恒容条件下气体密度始终不变,因此密度不变不能作为判断平衡的标志,故A
不符合题意;甲烷、丙烯均属于生成物,两者的化学计量数相同,无论是否达到平衡,它们的生成速率始
终相等,故B 不符合题意;在恒容恒温下,气体分子数逐渐增多,气体压强逐渐增大,当压强不变时反应
达到平衡,故C 符合题意;丙烯体积分数由0 逐渐增大,丙烯体积分数不变时表明反应达到平衡,故D 符
合题意。
(2)根据方程式可知:每2 分子NH3反应产生1 分子CO(NH2)2,会断裂2 个N—H,即1 个NH3分子断裂1
个N—H。现在断裂6 mol N—H, 就是6 mol NH3反应,要生成3 mol H2O,形成6 mol O—H;断裂2 mol O
—H,就是1 mol 水发生反应,生成水的物质的量大于消耗水的物质的量,正、逆反应速率不相等,没有达
到平衡,A 符合题意;该反应在恒温恒容条件下进行,反应前后气体的物质的量发生改变,当气体压强不
再变化时,气体的物质的量不变,则反应达到了平衡状态,B 不符合题意;反应前后气体的质量发生变化,
而反应在恒温恒容条件下进行,气体的体积不变,则混合气体的密度不再变化,说明反应达到了平衡状态,
C 不符合题意;若CO2的体积分数不再变化,说明混合气体中各气体的物质的量不变,反应达到了平衡状
态,D 不符合题意。
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(3)反应物NO2中氮元素与氧元素的质量比为7∶16,生成物NO 中氮元素和氧元素的质量比为7∶8,所以
未平衡前气体物质中氮元素和氧元素的质量比是变量,当气体物质中氮元素与氧元素的质量比不变时,反
应达到了平衡,故A 选;随着反应的进行,气体物质的质量在减小,而容器体积不变,所以混合气体的密
度在减小,当容器内气体密度不变时,反应达到了平衡,故B 选;NO2是红棕色气体,Cl2是黄绿色气体,
未平衡前混合气体的颜色在改变,当容器内气体颜色不变时,说明NO2和Cl2的浓度均不再改变,反应达
到了平衡,故C 选;NaNO3是固体,不能用固体浓度不变衡量反应是否达到平衡,故D 不选。
1.一定温度下,在2 L 的恒容密闭容器中发生反应A(g)+2B(g)
3C(g)。反应过程中的部分数据如下
表所示:
n/mol
t/min
n(A)
n(B)
n(C)
0
2.0
2.4
0
5
0.9
10
1.6
15
1.6
下列说法正确的是( )
A.0~5 min 用A 表示的平均反应速率为0.09 mol·L−1·min−1
B.容器内压强不变,说明反应已达到平衡状态
C.平衡状态时c(C)=0.6 mol·L−1且不再发生变化
D.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
【答案】C
【解析】A 项,根据三段式一定温度下,在2L 的恒容密闭容器中发生反应,则:
A(g)+2B(g)
3C(g)
起始量(mol) 2.0 2.4 0
0-5min 变化量(mol)0.3 0.6 0.9
剩余量(mol) 0.7 1.8 0.9
0~5min 用A 表示的平均反应速率为v=
=0.03 mol·L−1·min−1,故A 错误;B 项,因为反应A(g)+
2B(g)
3C(g),两边计量数相等,所以容器内压强始终不变,所以不能说明反应已达到平衡状态,故
B 错误;C 项,根据三段式一定温度下,在2L 的恒容密闭容器中发生反应
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A(g)+2B(g)
3C(g)
起始量(mol) 2.0 2.4 0
0-10min 变化量(mol) 0.4 0.8 1.2
0-15min 变化量(mol) 1.6 1.8 1.2
剩余量(mol) 1.6 1.8 1.2
10min 时化学反应已经达到平衡了,平衡状态时c(C)=
=0.6mol/L,故C 正确;
D 项,升高温度,正逆反应速率均增大,故D 错误;故选C。
2.一定温度下,在体积恒定的密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)。反应过程中的部分数
据如下表所示:
反应刚好达到平衡状态时( )
A.t=6min
B.c(NH3)=0.4mol·Lˉ1
C.容器内的气体分子数N(N2):N(H2):N(NH3)=1:3:2
D.H2的正反应速率等于N2的逆反应速率
【答案】B
【解析】A 项,6min 时反应已达到平衡状态,但不能判断6min 时反应刚好达到平衡状态,故A 错误;B
项,达到平衡状态时,各物质浓度保持不变,则反应刚好达到平衡状态时c(NH3)=0.4 mol·Lˉ1,故B 正确;
C 项,容器内的气体分子数N(N2):N(H2):N(NH3)= 0.8V:2.4V:0.4V=2:6:1,故C 错误;D 项,反应
刚好达到平衡状态时,H2的正反应速率等于N2的逆反应速率的三倍,故D 错误。故选B。
3.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器容积不变,固体试样体积忽略不计),
在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g),不能说明该分解反应已经达到化学
平衡的是 ( )
A.v(NH3)正=2v(CO2)逆
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中氨气的体积分数不变
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D.密闭容器中混合气体的密度不变
【答案】C
【解析】A 项,根据反应可得出v(NH3)正=2v(CO2)正,故当v(NH3)正=2v(CO2)逆时反应达到平衡状态;B 项,
随着反应的进行,体系压强逐渐增大,容器内压强保持不变说明反应已平衡状态;C 项,氨气与二氧化碳
的物质的量之比为2∶1,该比值不会随反应方向变化而变化,与平衡无关,故C 项不能说明该分解反应已
经达到化学平衡;D 项,当体系达到平衡状态时,混合气体的总质量不变,而容器的容积不变,故密闭容
器中混合气体的密度不变,D 项可以说明反应已达到平衡状态。故选C。
4.下列可逆反应达到平衡后,增大压强同时升高温度,平衡一定向右移动的是 ( )
A.2AB(g)A2(g)+B2(g) ΔH>0
B.A2(g)+3B2(g)2AB3(g) ΔH<0
C.A(s)+B(g)C(g)+D(g) ΔH>0
D.2A(g)+B(g)3C(g)+D(s) ΔH<0
【答案】A
【解析】A 项,增大压强平衡不移动,升高温度平衡向右移动,故正确;B 项,增大压强平衡向右移动,
升高温度平衡向左移动,最后结果不确定;C 项,增大压强平衡向左移动,升高温度平衡向右移动,结果
也不确定;D 项,增大压强平衡不移动,升高温度平衡向左移动,故不正确。
5.在容积不变的密闭容器中,一定条件下发生反应:2A(?)B(g)+C(s),达到化学平衡后,升高温度,
容器内气体的密度增大,则下列叙述正确的是 ( )
A.若正反应是吸热反应,则A 为非气态
B.若正反应是放热反应,则A 为非气态
C.在平衡体系中加入少量C,该平衡向逆反应方向移动
D.改变压强对该平衡的移动一定无影响
【答案】A
【解析】 若正反应是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,容器内气体的密度增大,说明气体的
质量增大,则A 应为非气态才能符合,A 正确;若正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,
容器内气体的密度增大,说明气体的质量增大,则A 应为气态才能符合,B 错误;对于可逆反应,固体的
量的多少对反应速率没有影响,C 错误;如A 为非气态,增大压强平衡向逆反应方向移动,D 错误。
6.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为:CO(g)+
H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0 反应达到平衡后,为提高CO 的转化率,下列措施中正确的是 ( )
A.增加压强
B.降低温度
C.增大CO 的浓度
D.更换催化剂
【答案】B
【解析】 该可逆反应是一个气体体积在反应前后不发生改变的反应,增加压强,平衡不移动,CO 的转
化率不变,A 项错误;该可逆反应的正反应是放热反应,降温可使平衡正向移动,CO 的转化率提高,B 项
正确;增大CO 的浓度,H2O(g)的转化率提高,CO 的转化率降低,C 项错误;催化剂不影响化学平衡,对
反应物的转化率不产生影响,D 项错误。
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7.一定温度下在容积恒定的密闭容器中,进行如下可逆反应:A(s)+2B(g)
C(g)+D(g),下列
叙述能表明该反应已达到平衡状态的是( )
①混合气体的密度不再变化时
②容器内气体的压强不再变化时
③混合气体的总物质的量不再变化时
④B 的物质的量浓度不再变化时
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
⑥当v 正(B)=2v 逆(C)
A.①④⑤⑥
B.②③⑥
C.②④⑤⑥
D.只有④
【答案】A
【解析】A 为固态,反应正向进行时气体质量增大,逆向进行时气体质量减小,所以,密度不变时平衡,
①正确;该反应前后气体体积不变,所以压强不变时不一定平衡,②错误;该反应前后气体物质的量相等,
所以混合气体的总物质的量不变不一定平衡,③错误;B 的浓度不变,说明反应平衡了,④正确;混合气
体的平均相对分子质量不再改变的状态,说明气体的质量不变,正、逆反应速率相等,反应达到平衡,⑤
正确;v 正(B)=2v 逆(C)时,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡,⑥正确。
8.在一个不导热的密闭反应容器中,只发生两个反应:
a(g)+b(g)
2c(g) ΔH1<0
x(g)+3y(g)
2z(g) ΔH2>0
进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是( )
A.等压时,通入惰性气体,c 的物质的量不变
B.等压时,通入z 气体,反应器中温度升高
C.等容时,通入惰性气体,各反应速率不变
D.等容时,通入z 气体,y 的物质的量浓度增大
【答案】A
【解析】不导热的密闭容器中,等压时,通入惰性气体,体积增大,x(g)+3y(g)
2z(g)平衡逆向
移动,放出热量,体系温度升高,a(g)+b(g)
2c(g)平衡逆向移动,c 的物质的量减少;等压时,
通入z 气体,x(g)+3y(g)
2z(g)平衡逆向移动,体系温度升高;等容时,通入惰性气体,反应物
浓度不变,各反应速率不变;等容时,通入z 气体,x(g)+3y(g)
2z(g) 平衡逆向移动,y 的物
质的量浓度增大。
9.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡,
正反应速率随时间变化的示意如图所示。由图可得出正确的结论是 ( )
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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.升高温度该平衡正向移动
D.Δt1=Δt2时,SO2的转化率:a~b 段小于b~c 段
【答案】D
【解析】只有正反应速率等于逆反应速率且为定值时,可逆反应才达到平衡状态,图中曲线在c 点处没有
出现水平线,A 错误;随着正反应的进行,未达到平衡状态时反应物的浓度随时间的延长而减小,因此反
应物浓度:a 点大于b 点,B 错误;分析曲线a~c 段,从浓度方面考虑v 正应减小,而v 正是增大的,说明
该反应是放热的,升高温度该平衡逆向移动,C 错误;若Δt1=Δt2,分析图中曲线可知:a~b 段的正反应
速率的平均值小于b~c 段,所以b~c 段转化的SO2的量比a~b 段转化的SO2的量多,而a 点浓度比b 点
大,所以SO2的转化率;b~c 段大于a~b 段,D 正确。
10.(1)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫。写出发生反
应的化学方程式___________________________________。
该反应需要在加压下进行,原因是_______________________
___________________________。
(2)298 K 时,将20 mL 3x mol·L-1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L-1 I2和20 mL NaOH 溶液混合,发生反应:
AsO(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)
AsO(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如
图所示。
①下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。
a.溶液的pH 不再变化
b.v(I-)=2v(AsO)
c.c(AsO)/c(AsO)不再变化
d.c(I-)=y mol·L-1
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②tm时,v 正________v 逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
③tm时v 逆________tn时v 逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是________________。
④若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K 为________________。
【答案】(1)2As2S3+5O2+6H2O===4H3AsO4+6S 增加反应物O2的浓度平衡正向移动,能够有效提高
As2S3的转化率
(2)①ac ②大于 ③小于 tm时AsO 浓度更小,反应速率更慢 ④(mol·L-1)-1
【解析】(1)由已知可以得到As2S3+O2―→H3AsO4+S,As2S3总共升高10 价,得失电子配平得2As2S3+
5O2―→4H3AsO4+6S,再考虑质量守恒,反应前少12H、6O,所以反应的化学方程式为2As2S3+5O2+
6H2O===4H3AsO4+6S。该反应加压时,增加反应物O2的浓度,平衡正向移动,能够有效提高As2S3的转化
率;
(2)①a.溶液pH 不变时,则c(OH-)也保持不变,反应处于平衡状态;b.根据速率关系,v(I-)/2=v(AsO),
则b 的等式始终成立,反应不一定处于平衡状态;c.由于提供的Na3AsO3总量一定,所以c(AsO)/c(AsO)不
再变化时,c(AsO)与c(AsO)也保持不变,反应处于平衡状态;d.c(I-)=2y mol/L 时,从图中可以看出,反
应处于平衡状态。正确答案:ac。②反应从正反应开始进行,tm时反应继续正向进行,v 正>v 逆。③tm时比
tn时AsO 浓度更小,所以逆反应速率也更小。
④混合后c(AsO)=x mol/L,c(I2)=x mol/L,
由图象可知平衡时生成的c(AsO)=y mol/L,pH=14 说明c(OH-)=1 mol/L,故可列出三段式为
AsO(aq) + I2(aq)+2OH-(aq)===AsO(aq)+2I-(aq)+H2O(l)
反应前 x x 0 0
变化量 y y y 2y
反应后 x-y x-y y 2y
则平衡常数K== (mol·L-1)-1。
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