高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

在3个温度、容积相同的1 L密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得一分钟后反应达到平衡时的有关数据如下[已知N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1]：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1molN2、3molH2	2molNH3	4molNH3
NH3的浓度（mol•L^-1）	c1	c2	c3
反应的能量变化	放出akJ	吸收bkJ	吸收ckJ
体系压强（Pa）	p1	p2	p3
反应物转化率	a1=25%	α2	α3

（1）由以上数据，甲、乙、丙达平衡时， N₂的浓度大小关系为__________________，从反应开始到达到平衡，甲中以H₂表示的反应速率是__________。
（2）该温度下，丙中反应2NH₃N₂＋3H₂的平衡常数是__________。
（3）a＋b______92.4(填“<”、“>”或“＝”，下同)；α₁＋α₃______1。
（4）若要使甲重新达平衡后c(NH₃)/c(N₂)比值变小，其他条件可采用________。
A．使用催化剂
B．增大氮气浓度
C．升高温度
D．缩小容器体积

在20 L的恒容密闭容器中，加入3 mol SO₃(g)和1 mol氧气，在某温度下使其反应，反应至4 min时，氧气的浓度为0.06 mol/L，反应至8 min时达平衡状态。

（1）在0～4 min内生成O₂的平均速率v(O₂)＝___ mol/(L·min)。
（2）整个过程中，各物质的浓度与时间的关系如图所示，则该温度下的平衡常数K＝______。
（3）若起始时按下表数据投料，相同温度下达到平衡时，三氧化硫浓度大于0.05 mol/L的是______，此时的平衡常数与（2）中相比________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

选项	A	B	C	D
SO3	1 mol	3 mol	3 mol	0 mol
SO2	2 mol	1.5 mol	0 mol	6 mol
O2	2 mol	1 mol	0 mol	5 mol

 

反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)在容积不变的密闭容器中达到平衡，且起始时A与B的物质的量之比为 a∶b。则
（1）平衡时A与B的转化率之比是__________。
（2）若同等倍数地增大A、B的物质的量浓度，要使A与B的转化率同时增大，(a＋b)与(c＋d)所满足的关系是(a＋b)______(c＋d)(填“>”、“＝”、“<”或“没关系”)。
（3）设定a＝2 ，b＝1，c＝3，d＝2，在甲、乙、丙、丁4个相同的容器中A的物质的量依次是2 mol、1 mol、2 mol、1 mol，B的物质的量依次是1 mol、1 mol、2 mol、2 mol，C和D的物质的量均为0。则在相同温度下达到平衡时，A的转化率最大的容器是______(填容器序号，下同) 。

t℃时，将3molA和2molB气体通人体积为2L的密闭容器中(容积不变)，发生如下反应：3A(气)+B(气) xC(气)，2min时反应达到平衡状态(温度不变)，剩余1.8molB，并测得C的浓度为O.4mol/L，请填写下列空白：
（1）x=__________。
（2）比较达到平衡时，A、B两反应物的转化率：α(A)________α(B)(填>、=或<)
（3）若继续向原平衡混合物的容器中通人少量氦气(氦气和A、B、C)都不反应)后，下列说法中正确的是____________(填写字母序号)
A．化学平衡向正反应方向移动
B．化学平衡向逆反应方向移动
C．化学平衡不会发生移动
D．正、逆反应的化学反应速率将发生同等程度的改变
（4）在t℃时，若向原平衡混合物的容器中再充入amolC，欲使达到新的平衡时，各物质的物质的量分数与原平衡相同，则至少应再充入__________(填A或B)________mol(用a表示)，

合成氨反应：N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)；ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1，在反应过程中，正反应速率的变化如下图：

下列说法正确的是

A．t1时升高了温度	B．t2时使用了催化剂
C．t3时增大了压强	D．t4时降低了温度

在一容积可变的密闭容器中进行反应3Fe(s)+4H₂O(g) Fe₃O₄(g)+4H₂(g)，下列有关叙述正确的是

A．增加Fe的量，正反应速率增大

B．将容器的体积缩小一半，正逆反应速率增大

C．保持体积不变，充入Ne，正逆反应速率增大

D．保持压强不变，充入Ne，正逆反应速率不变

甲醇既可用于基本有机原料，又可作为燃料用于替代矿物燃料。
（1）以下是工业上合成甲醇的两个反应：
反应I： CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）       ΔH₁
反应II：CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）+ H₂O（g）    ΔH₂
① 上述反应符合“原子经济”原则的是       （填“I”或“II”）。
② 下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断反应I为______热反应（填“吸”或“放”）。
③ 某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0．2 mol／L，则CO的转化率为                  ，此时的温度为               （从表中选择）。
（2） 已知在常温常压下：
① 2CH₃OH（l）＋3O₂（g）＝2CO₂（g）＋4H₂O（g）  ΔH₁ kJ／mol
② 2CO（g）+ O₂（g）＝ 2CO₂（g）         ΔH₂ kJ／mol
③ H₂O（g）＝ H₂O（l）           ΔH₃ kJ／mol
则反应CH₃OH（l）+ O₂（g）＝ CO（g）+ 2H₂O（l）    ΔH＝           kJ／mol
（3）现以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有Cr₂O²‾₇)时，实验室利用下图装置模拟该法：

① N电极的电极反应式为                         。
② 请完成电解池中Cr₂O²‾₇转化为Cr³⁺的离子反应方程式：
Cr₂O₇ ²‾+      Fe²⁺ +      [   ] ═=        Cr³⁺+     Fe³⁺+      H₂O
（4） 处理废水时，最后Cr³⁺以Cr(OH)₃形式除去，当c(Cr³⁺)=1×10‾⁵ mol•L^﹣1时，Cr³⁺沉淀完全，此时溶液的pH=         。(已知， K_sp[Cr(OH)₃]=6.4×10‾³¹，lg2=0.3)

在溶液中，反应A+2BC分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)="0.100" kJ·mol^-1、c(B)="0.200" kJ·mol^-1及c(C)="0" kJ·mol^-1。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。

请回答下列问题：
（1）与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件；所改变的条件分别：
②_______________；③_______________。
（2）实验②平衡时B的转化率为_________；该反应的△H _____0；(填“＞”、“＜”、或“＝”)理由是_________________________________________。
（3）该反应进行到4.0min时的平均反应速率：实验③：v(B)＝___________________。

已知：2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)；ΔH＝－25 kJ·mol^－1，某温度下的平衡常数为400。此温度下，在1 L的密闭容器中加入CH₃OH，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下表，下列说法正确的是

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c/(mol·L^－1)	0.8	1.24	1.24

A. 平衡后升高温度，平衡常数>400
B. 平衡时，c(CH₃OCH₃)＝1.6 mol·L^－1
C. 平衡时，反应混合物的总能量减少40 kJ
D. 平衡时，再加入与起始等量的CH₃OH，达新平衡后CH₃OH转化率增大

氨气在生产、生活和科研中应用十分广泛
（1）传统工业上利用氨气合成尿素
①以CO₂与NH₃为原料合成尿素的主要反应如下：
2NH₃(g)＋CO₂(g)＝NH₂CO₂NH₄(s)       ΔH＝－159.47 kJ·mol^－1
NH₂CO₂NH₄(s)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)   ΔH＝+ 72.49 kJ·mol^－1
反应2NH₃(g)＋CO₂(g)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g) ΔH＝                kJ·mol^－1。
②液氨可以发生电离：2NH₃(l)NH₂^－ + NH₄^＋，COCl₂和液氨发生“复分解”反应生成尿素，写出该反应的化学方程式                    。
（2）氨气易液化，便于储运，可利用NH₃作储氢材料
已知：2NH₃(g)N₂(g) + 3H₂(g) ΔH＝+92.4 kJ·mol^－1
① 氨气自发分解的反应条件是                   （填“低温” 或 “高温”）。
②其他条件相同，该反应在不同催化剂作用下反应，相同时间后，氨气的转化率随反应温度的变化如右图所示。

在600℃时催化效果最好的是                   （填催化剂的化学式）。c点氨气的转化率高于b点，原因是                                。
（3）垃圾渗滤液中含有大量的氨氮物质(用NH₃表示)和氯化物，把垃圾渗滤液加入到如图所示的电解池（电极为惰性材料）进行电解除去NH₃，净化污水。该净化过程分两步：第一步电解产生氧化剂，第二步氧化剂氧化氨氮物质生成N₂。

①写出电解时A极的电极反应式：                        。
②写出第二步反应的化学方程式：                        。

臭氧的脱硝反应为：2NO₂(g)+O₃(g)N₂O₅(g)+O₂(g)，一定条件下，向2.0 L恒容密闭容器中充入2.0 mol NO₂和1.0 mol O₃，一段时间后达到平衡。下图曲线a表示该反应在温度T下O₃的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始条件改变时O₃的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是

A．反应2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g) △S<0

B．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂，平衡常数Ka＝Kb

C．曲线b对应的条件改变可能是密闭容器的体积变为4.0 L

D．若c1＝0.3mol·L^-1，从反应开始到平衡时该反应的速率v(NO2)＝0.005 mol·L^-1·s^-1

燃煤能排放大量的CO、CO₂、SO₂，PM_2．5（可入肺颗粒物）污染也跟冬季燃煤密切相关。SO₂、CO、CO₂也是对环境影响较大的气体，对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径。
（1）光气 （COCl₂）是一种重要的化工原料，用于农药、医药、聚酯类材料的生产，工业上通过Cl₂（g）＋CO（g）COCl₂（g）制备。左图为此反应的反应速率随温度变化的曲线，右图为某次模拟实验研究过程中固定体积容器内各物质的浓度随时间变化的曲线。回答下列问题：

① 0~6 min内，反应的平均速率v（Cl₂）＝               ；
②下列说法不能判断该反应达到化学平衡状态的是              。（填字母）

A．体系中Cl2的转化率不变

B．体系中气体的平均摩尔质量不再改变

C．每消耗1mol CO的同时生成1mol COCl2

D．混合气体密度不变

③随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是            ；（填“增大”、“减小”或“不变”）
④比较第8 min反应温度T（8）与第15 min反应温度T（15）的高低：T（8）       T(15)
（填“<”、“>”或“＝”）。
⑤若保持温度不变，在第7 min 向体系中加入这三种物质各2 mol，则平衡
移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）；
（2）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：CO₂＋3H₂CH₃OH＋H₂O
已知：CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）△H＝－a kJ·mol^－1；
2H₂（g）＋O₂（g）＝2H₂O（g）△H＝－b kJ·mol^－1；
H₂O（g）＝H₂O（l）△H＝－c kJ·mol^－1；
CH₃OH（g）＝CH₃OH（l）△H＝－d kJ·mol^－1，
则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：____________________________；
（3）如图所示，利用电化学原理将SO₂转化为重要化工原料C

若A为SO₂，B为O₂，则负极的电极反应式为：________________________；

700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H₂O,发生反应：CO（g）＋H₂O（g） CO₂（g）＋H₂（g）反应过程中测定的部分数据见下表（表中t₂＞t₁）：

反应时间/min	n（CO）/mol	n（H2O）/ mol
0	1.20	0.60
t1		0.20
t2	0.80

依据题意回答下列问题：
（1）反应在t₁min内的平均速率为v（H₂）＝            mol·L^－1·min^－1
（2）保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20 molH₂O，到达平衡时，n（CO₂）＝           mol。

（3）温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为         反应（填“放热”或“吸热”）。
（4）700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入CO（g）、H₂O（g） 、CO₂（g）、H₂（g）的物质的量分别为1.20mol、2.00mol、1.20mol、1.20mol，则此时该反应v（正）         v（逆）（填“>”、“<”或“=”）。
（5）该反应在t₁时刻达到平衡、在t₂时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况：图中t₂时刻发生改变的条件是              、                （写出两种）。
（6）若该容器绝热体积不变，不能判断反应达到平衡的是         。
①体系的压强不再发生变化
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变
④各组分的物质的量浓度不再改变
⑤体系的温度不再发生变化
⑥v（CO₂）_正＝v（H₂O）_逆

向甲乙两个容积均为1L的恒容容器中，分别充入2molA、2molB和1molA、1molB。相同条件下，发生下列反应：A（g）＋B（g）xC（g）；△H＜0。测得两容器中C（A）随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是（   ）

A．x可能等于2也可能等于3
B．向平衡后的乙容器中充入氦气可使C（A）增大
C．将乙容器单独升温可使乙容器内各物质的体积分数与甲容器内的相同
D．若向甲容器中再充入2molA、2molB，则平衡时甲容器中0.78mol·L^－1＜C（A）＜1.56mol·L^－1

向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间变化如甲图所示[t₀～t₁阶段的C（B）变化未画出]。乙图为t₂时刻后改变条件平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种反应条件且互不相同，t₃时刻为使用催化剂。下列说法中正确的是（  ）

A．若t₁＝15 s，用A的浓度变化表示t₀～t₁阶段的平均反应速率为0.004 mol·L^－1·s^－1
B．t₄～t₅阶段改变的条件一定为减小压强
C．该容器的容积为2 L，B的起始物质的量为0.02 mol
D．t₅～t₆阶段，容器内A的物质的量减少了0.06 mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ，该反应的热化学方程式3A（g）B（g）＋2C（g）ΔH＝－50a kJ·mol^－1