高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

一定条件下，可逆反应的平衡常数可以用平衡浓度计算，也可以用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压X物质的量分数。在恒温恒压条件下，总压不变，用平衡分压计算平衡常数更方便。下列说法不正确的是(   )
A．对于C₂H₄ (g) + H₂O(g) = C₂H₅OH(g)，在一定条件下达到平衡状态时，体系的总压强为P，其中C₂H₄(g)、H₂O(g)、C₂H₅OH(g)均为1 mol，则用分压表示的平衡常数K_p = 3/P
B．恒温恒压下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)+B(g)=2C(g)达到平衡时，A、B和 C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol，若此时A、B和C均增加1mol，平衡正向移动
C．恒温恒压下，在一容积可变的容器中，N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)达到平衡状态时，N₂、H₂、NH₃各1mol，若此时再充人3molN₂，则平衡正向移动
D．对于一定条件下的某一可逆反应，用平衡浓度表示的平衡常数和用平衡分压表示的平衡常数，其数值不同，但意义相同，都只与温度有关

研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
（1）写出镁在CO₂中燃烧的化学方程式为_________ _     ____。
（2）高温时，用CO还原MgSO₄可制备高纯MgO。
①750℃时，测得气体中含等物质的量SO₂和SO₃，此时反应的化学方程式是__________。
②由MgO可制成“镁－次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如图1，该电池反应的离子方程式为     ____________________。
        
图1                 图2                 图3
（3）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：
CO₂(g) +3H₂(g)CH₃OH(g) +H₂O(g)  △H
①该反应的平衡常数表达式为K=______________。
②取五份等体积CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比均为1∶3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示，则上述CO₂转化为甲醇反应的ΔH_______(填“>” “<”或“＝”)0。
③在两种不同温度下发生反应，测得CH₃OH的物质的量随时间变化如图3所示，曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K_Ⅰ ________K_Ⅱ(填“>” “<”或“＝”)。
④一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式投入反应物，一段时间后达到平衡。

容 器	甲	乙
反应物 投入量	1molCO2 3molH2	a molCO2、b molH2、 c molCH3OH(g)、c molH2O(g) （a、b、c均不等于0）

若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行，则c的取值范围为____________。

研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。
（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
已知：Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)===2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH₁＝＋489.0 kJ·mol^－1；
C(石墨)＋CO₂(g)==="2CO(g)"   ΔH₂＝＋172.5 kJ·mol^－1。
则CO还原Fe₂O₃(s)的热化学方程式为________________________
（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)  ΔH
①该反应的平衡常数表达式为K＝_____________。
②取一定体积的CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比为1∶3)，加入恒容密闭容器中，发生上述反应。反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系如图Z7­6(a)所示，则该反应的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。

(a)                          (b)
图Z7­6
③在两种不同条件下发生反应，测得CH₃OH的物质的量随时间的变化关系如图(b)所示，曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K_I________K_Ⅱ(填“>”“<”或“＝”)。
（3）以CO₂为原料还可以合成多种物质。
①工业上尿素[CO(NH₂)₂]由CO₂和NH₃在一定条件下合成，其反应方程式为：____________
2NH₃＋CO₂   CO(NH₂)₂＋H₂O当氨碳比＝3，达平衡时CO₂的转化率为60%，则NH₃的平衡转化率为_________。
②用硫酸溶液作电解质进行电解，CO₂在电极上可转化为甲烷，该电极反应的方程式为________。

在80℃时，将0．4mol的四氧化二氮气体充入2L已抽空的固定容积的密闭容器中，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

时间（s） c（mol/L）	0	20	40	60	80	100
c（N2O4）	0．20	a	0．10	c	d	e
c（NO2）	0．00	0．12	b	0．22	0．22	0．22

反应进行至100s后将反应混合物的温度降低，发现气体的颜色变浅。
（1）该反应的化学方程式为                  ，表中b    c（填“<”、“=”、“>”）。
（2）20s时，N₂O₄的的浓度为       mol/L，0~20s内N₂O₄的平均反应速率为            。
（3）该反应的平衡常数表达式K=            ，在80℃时该反应的平衡常数K值为        （保留2位小数）。
（4）在其他条件相同时，该反应的K值越大，表明建立平衡时             。
A、N₂O₄的转化率越高                 B、NO₂的产量越大
C、N₂O₄与NO₂的浓度之比越大          D、正反应进行的程度越大

甲醇是重要的化工原料，利用CO₂和H₂合成甲醇，发生的主反应如下：CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)△H

已知：在25℃、101kPa 下，1g 甲醇燃烧生成 CO₂和液态水时放热 22.70kJ．请写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式                  ．
（1）在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO₂和3mol H₂进行上述反应．测得CO₂和CH₃OH(g)浓度随时间变化如图1所示．回答：
0～10min 内，氢气的平均反应速率为           mol/(L•min)；第10min 后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入0.75mol CO₂(g)和1.5mol H₂O(g)，则平衡         (填“正向”、“逆向”或“不”)移动．恒温恒压密闭容器中该反应达平衡状态的依据是(填序号)           ．

A．v正(CH3OH)=3v逆(H2)	B．混合气体的密度不变
C．c(CH3OH)=c(H2O)	D．混合气体的总物质的量不变

（2）如图2，25℃时以甲醇燃料电池(电解质溶液为稀硫酸)为电源来电解300mL某NaCl溶液，该装置中 a 极为            极，负极反应式为          ．在电解一段时间后，NaCl溶液的pH值变为12(假设NaCl 溶液的体积不变)，则理论上消耗甲醇的物质的量为                mol．
（3）取五份等体积的CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比均为1：3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系曲线如图3所示，则上述CO₂转化为甲醇的反应的△H          0(填“＞”、“＜”或“=”)．

T℃时，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中A、B、C浓度变化如图（Ⅰ）所示，若保持其他条件不变，温度分别为T₁和T₂时，B的体积分数与时间的关系如图（Ⅱ）所示，则下列结论正确的是（   ）

A．在t₁min时，3V_正(B)=2V_逆(C)
B．（t₁+10）min时，保持容器总压强不变，通入稀有气体，平衡向正反应方向移动
C．T℃时，在相同容器中，若由0.3mol·L^{—1 A}、0.1 mol·L^—1 B和0.4 mol·L^{—1 C}反应，达到平衡后，C的浓度仍为0.4 mol·L^—1
D．其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，且A的转化率增大

为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量，研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物含量显得尤为重要。
Ⅰ．氮氧化物研究
（1）一定条件下，将2molNO与2molO₂置于恒容密闭容器中发生反应2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)，下列各项能说明反应达到平衡状态的是            。
a．体系压强保持不变                  b．混合气体颜色保持不变
c．NO和O₂的物质的量之比保持不变     d．每消耗1 molO₂同时生成2 molNO₂
（2）汽车内燃机工作时会引起N₂和O₂的反应：N₂ + O₂2NO，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。在T₁、T₂温度下，一定量的NO发生分解反应时N₂的体积分数随时间变化如右图所示，根据图像判断反应N₂（g）+ O₂（g）2NO（g）的△H__________0(填“＞”或“＜”)。

（3）NO_x是汽车尾气中的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化如图所示：
写出该反应的热化学方程式：________________________________。
Ⅱ．碳氧化物研究
（1）在体积可变（活塞与容器之间的摩擦力忽略不计）的密闭容器如右图所示，现将3molH₂和2molCO放入容器中，移动活塞至体积V为2L，用铆钉固定在A、B点，发生合成甲醇的反应如下：CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）。测定不同条件、不同时间段内的CO的转化率，得到如下数据：

CO的转化率 T（℃）	10min	20min	30min	40min
T1	20%	55%	65%	65%
T2	35%	50%	a1	a2

①根据上表数据，请比较T₁_________T₂(选填“>”、“<”或“=”)；T₂℃下，第30min 时，a₁=________，该温度下的化学平衡常数为_______________。
②T₂℃下，第40min时，拔去铆钉（容器密封性良好）后，活塞没有发生移动，再向容器中通人6molCO，此时v(正）________v(逆）（选填“>”、“<”或“=”），判断的理由是                    。
（2）一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)₂溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba^2＋)＝c(CH₃COO^－)，则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka＝_________________(用含a和b的代数式表示)。

农业对化肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力。
（1）氮原子最外电子层上有         种能量不同的电子，其原子核外存在         对自旋相反的电子。
（2）一定温度、压强下，氮气和氢气反应生成1mol氨气的过程中能量变化示意图如右，请写出该反应的热化学反应方程式：              。（Q的数值用含字母a、b的代数式表示）
下图表示500℃、60.0MPa条件下，原料气H₂和N₂的投料比与平衡时NH₃体积分数的关系。

（3）工业上合成氨的温度一般控制在500℃，原因是                      。
根据图中a点数据计算N₂的平衡体积分数为           。
（4）硫化铵晶体与晶体硅相比较，____________的熔点较高，原因是___________。
（5）写出等物质的量浓度等体积的硫酸氢钠与硫化铵溶液反应的离子方程________________。

已知某可逆反应 mA（g）+ nB（g） pC（g），在密闭容器中进行，下图表示在 不同反应时间 t、温度 T 和压强 P 与反应物 B 在混合气体中的百分含量 B%的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是（ ）

A．T1<T2、P1>P2、m+n>p，△H <0；

B．T1>T2、P1<P2、m+n>p，△H >0；

C．T1>T2、P1<P2、m+n<p，△H >0；

D．T1<T2、P1>P2、m+n<p，△H <0；

在体积不变的绝热密闭容器中，2molSO₂与1molO₂在催化剂作用下发生反应：2SO₂(g)+ O₂(g)2SO₃(g) △H=-QkJ/mol(Q>0)。当气体的物质的量减少0.5mol时反应达到平衡．下列叙述错误的是（ ）

A．增大氧气浓度，平衡正向移动，平衡常数不变

B．降低温度，正反应速率比逆反应速率减小的程度小

C．平衡时SO2气体的转化率为50%

D．该条件下反应放出0.5QkJ的热量

下列对化学平衡移动的分析中，不正确的是
①已达平衡的反应C（s）+H₂O（g）⇌CO（g）+H₂（g），当增加反应物物质的量时，平衡一定向正反应方向移动
②已达平衡的反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g），当增大N₂的浓度时，平衡向正反应方向移动，N₂的转化率一定升高
③有气体参加的反应平衡时，若减小反应器容积时，平衡一定向气体体积减小的方向移动
④有气体参加的反应达平衡时，在恒压反应器中充入稀有气体，平衡一定不移动．

A．①④

B．①②③

C．②③④

D．①②③④

有效利用现有资源是解决能源问题的一种实际途径，发展“碳一化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料，经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程：

（1）以CO和CO₂分别与H₂为原料，在一定条件下均可合成甲醇（CH₃OH）。你认为用哪种合成设计路线更符合“绿色化学”理念：（用化学反应方程式表示）____________；
（2）下图表示在恒容容器中230℃催化剂条件下，0.5molCO₂和1.5molH₂反应得到甲醇蒸气，产率达80%时的能量变化示意图。

①写出该反应的热化学方程式：_____________________。
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_____________________。
a.容器中压强不变                          b.H₂的体积分数不变
c.c(H₂)=3c(CH₃OH)                          d.容器中气体密度不变
（3）如图所示是用于合成甲醇产品中甲醇含量的检测仪。写出该仪器工作时的电极反应式：负极______。

（4）“催化还原”反应制乙二醇（HOCH₂-CH₂OH）原理如下：
CH₃OOC-COOCH₃(g)+4H₂(g)HOCH₂-CH₂OH(g)+2CH₃OH(g)   △H=-34kJ/mol
为探究实际生产的最佳条件，某科研小组进行了多方面研究，下图表示乙二醇达平衡时的产率随原料投料比[n(氢气)/n(草酸二甲酯)]和压强的变化关系，其中三条曲线分别表示体系压强为1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa的情况，则曲线丙对应的压强时P(丙)=___________。

（5）草酸二甲酯水解产物草酸(H₂C₂O₄)为二元中强酸。H₂C₂O₄水溶液中H₂C₂O₄、HC₂O₄-和C₂O₄^2-三种形态的粒子的分布分数δ随溶液pH变化的关系如图所示曲线①代表的粒子是___________；草酸氢钾溶液中存在如下平衡：H₂OH⁺+OH^-，HC₂O₄-H⁺+C₂O₄^2-和___________；一定温度下，往CaC₂O₄饱和溶液[已知Ksp(CaC₂O₄=2.3×10^-9)]中加入少量CaCl₂固体，c(Ca²⁺)将_________，CaC₂O₄的溶解度将____________。（填“增大”“减小”或“不变”）

工业合成氨反应的能量变化如图所示。

（1）写出合成氨反应的热化学方程式：
（2）在甲乙两个体积均为2L固定容积的密闭容器中，分别充入甲：1molN₂、3molH₂和乙：1molN₂、3molH₂、1molHe，(其它条件相同)，反应速率甲        乙(填大于、小于或等于)，经过足够长的时间后在甲容器中该反应放出的热量(或吸收的热量)          92.4kJ(填“大于”、 “小于”或“等于”)
（3）下列图像分别代表焓变(△H )、混合气体平均相对分子质量()、N₂体积分数φ(N₂)和气体密度(ρ)与反应时间关系，其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是             。

向2L密闭容器中加入1 mol NO和1 mol活性炭，发生反应：
2NO(g)＋C(s)N₂(g)＋CO₂(g) ΔH＝﹣213.5 kJ/mol，达到平衡时数据如下：

温度/℃	n(活性炭)/mol	n(CO2)/mol
T1	0. 70	^_______
T2	^_______	0.25

下列说法不正确的是 
A．上述信息可推知：T₁＜T₂
B．T₁℃时，该反应的平衡常数K＝9/16
C．T₁℃时，若开始时反应物的用量均减小一半，平衡后NO的转化率减小
D．T₂℃时，若反应达平衡后再缩小容器的体积，c(N₂)/c(NO)不变

当前我国环境状况不容乐观，其中PM2.5、CO、S0₂、NOx等污染物对空气质量的影响非常显著，其主要来源为燃煤、机动车尾气等，因此，对其进行研究具有重要意义。
（1）对某地PM2.5样本用蒸馏水处理后，测得该试样中的化学组分及其平均浓度如下表：

根据表中数据计算该试样的pH=             
（2）NOx是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化如图1所示。

①写出N₂和0₂反应的热化学方程式：________。
②有人设想将C0按下列反应除去：2CO(g)= 2C(s)+0₂(g)△H>O，请你分析该设想能否实现？          （填“是”或“否”），依据是                           
③用图2所示原电池原理也可以除去CO，则其负极反应式为：________。
（3）有人设想利用反应NaOH+S0₂=NaHS0₃将SO₂吸收除去，然后用石灰水又可使NaOH再生。再生的离子方程式为：                    。
（4）利用I₂0₅消除CO污染的反应为：5CO(g)+I₂0₅(s)—兰5CO₂(g)+I₂(s)，不同温度下，测得CO₂的体积分数随时间t变化曲线如图3．则：
①该反应的化学平衡常数表达式为K=____    。
②T₁与T₂化学平衡常数大小关系：K(T₁)__________K(T₂)（填“>”、“<”或“=”）