高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO₂(g)＋H₂(g) CO(g)＋H₂O(g)，
其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：

t℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K ＝      。
（2）该反应为            反应（选填吸热、放热）。
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是            （多选扣分）。
A．容器中压强不变                 B．混合气体中c(CO)不变
C．υ_正(H₂)＝υ_逆(H₂O)             D．c(CO₂)＝c(CO)
（4）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO₂）·c（H₂）＝c（CO）·c（H₂O），试判断此时的温度为         ℃。

湿法炼锌的冶炼过程可用如图简略表示：

请回答下列问题：
（1）NH₃的空间构型是       ．氨气易液化，液氨常做制冷剂，氨气易液化的原因是             ．
（2）已知ZnO属于两性氧化物，写出ZnO与NaOH溶液反应的化学方程式：                ．
（3）上述电解过程中析出锌的电极反应式为                    ．
（4）产生的SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，部分产物可作为工业原料，其反应的离子方程式为             ．
（5）氨是最重要的化工产品之一。合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得:CH₄(g）+H₂O(g）CO(g）+3H₂(g）。有关化学反应的能量变化如下图所示,则CH₄(g）与H₂O(g）反应生成CO(g）和H₂(g）的热化学方程式为             ．
      
（6）CO对合成氨的催化剂有毒害作用，常用乙酸二氨合铜(Ⅰ）溶液来吸收原料气中CO，其反应原理为：[Cu(NH₃）₂CH₃COO](l）+CO(g）+NH₃(g）[Cu(NH₃）₃]CH₃COO·CO(l） △H＜0。吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，再生的适宜条件是  ________（填写选项编号）．
A．高温、高压         B．高温、低压
C．低温、低压         D．低温、高压
（7）用氨气制取尿素[CO(NH₂）₂]的反应为：2NH₃(g）+CO₂(g）CO(NH₂）₂(l）+H₂O(g） △H＜0，恒温恒容密闭容器中，下列依据能说明该反应达到平衡状态的是           ．
A、容器中气体密度不变    
B、容器中气体压强不变   
C、n(NH₃）:n(CO₂）=1:2
D、单位时间内消耗1molCO₂，同时消耗1molH₂O  
E、容器内温度保持不变
（8）某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，发生2NH₃(g）+CO₂(g）CO(NH₂）₂(l）+H₂O(g）反应，该反应进行到40 s时达到平衡，此时CO₂的转化率为50%。该温度下此反应平衡常数K的值为________．上图中的曲线表示该反应在前25 s内的反应进程中的NH₃浓度变化。若反应延续至70s，保持其它条件不变情况下，请在图中用实线画出使用催化剂时该反应从开始至平衡时的曲线。

减少污染、保护环境是全世界最热门的课题。
（1）为了减少空气中SO₂的排放，常采取的措施有：
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H₂(g)＋1/2O₂(g)==H₂O(g) ΔH₁＝-241.8 kJ·mol^－1
C(s)＋1/2O₂(g)===CO(g)  ΔH₂＝－110.5 kJ·mol^－1
则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为               。
②洗涤含SO₂的烟气。以下物质可作洗涤剂的是     （填序号）：
a．Ca(OH)₂        b．CaCl₂        c．Na₂CO₃       d．NaHSO₃
（2）CO在催化剂作用下可以与H₂反应生成甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)。
在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H₂，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①M、N两点平衡状态下，容器中总物质的物质的
量之比为：n(M)_总：n(N)_总=      。
②若M、N、Q三点的平衡常数K_M、K_N、K_Q的
大小关系为        。
（3）催化硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
①催化硝化法中，用H₂将NO₃^-还原为N₂，一段时间后，溶液的碱性明显增强。则该反应离子方程式为                。
②电化学降解NO₃^-的原理如图所示，电源正极为     （填“a”或“b”）；若总反应为4NO₃^-+4H⁺====5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，则阴极反应式为                   。

计算（将所得结果填在相应的空格内，共14分）
（1）在3L的密闭容器中充入2 mol A气体和2 mol B气体，在一定条件下发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，达平衡时，在相同温度下测得容器内混合气体的压强是反应前的0．8倍，则A的转化率为           。
（2）某金属与足量稀硝酸充分反应，无气体放出，再向该溶液中加入过量NaOH溶液，加热，收集到标况下气体0．224升，整个过程转移电子的物质的量为             mol。
（3）在100 mL 混合溶液中，HNO₃ 和 H₂SO₄ 的物质的量浓度分别是0．1 mol/L，0．4 mol/L向该混合液中加入 2．56g铜粉，加热待充分反应后,所得溶液中 Cu²⁺ 的物质的量浓度是          mol/L (假设溶液体积不变)。
（4）在1L2mol/L的AlCl₃溶液中，加入1mol/L的NaOH溶液，产生了39ｇ沉淀，则加入NaOH溶液的体积为         。
（5）钠、镁、铝均为0．2mol分别与     mL浓度为1mol/L的HCl溶液反应，产生氢气量相等。
（6）将32g铜与100mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO₂的混合气体标准状况下的体积为11．2L，气体全部逸出后，向溶液中加入VmL n mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的物质的量浓度为         mol/L。（结果须化简）
（7）已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量a kJ，且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量bkJ，水蒸气中1 mol H－O键形成时放出热量c kJ，则氢气中1 mol H－H键断裂时吸收热量为         kJ。

氢气是一种清洁能。用甲烷制取氢气的两步反应的能量变化如下图所示：

（1）甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是                 。
（2）第II步为可逆反应。在800℃时，若CO的起始浓度为2.0 mol/L，水蒸气的起始浓度为3.0 mol/L，达到化学平衡状态后，测得CO₂的浓度为1.2 mol/L，则此反应的平衡常数为            ，随着温度升高该反应的化学平衡常数的变化趋势是            。
（3）在恒温恒容密闭容器中进行的第II步反应，下列说法中能表示达到平衡状态的是______（填序号）。
a. 四种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比
b. 单位时间内断开amol H－H键的同时断开2a mol O－H键
c. 反应容器中放出的热量不再变化
d. 混合气体的密度不再发生变化
e. 混合气体的压强不再发生变化
（4）某温度下，第II步反应的平衡常数为K＝1/9。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入H₂O（g）和CO（g），其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是       。

起始浓度	甲	乙	丙
c（H2O）/ mol/L	0.010	0.020	0.020
c（CO）/ mol/L	0.010	0.010	0.020

A. 反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢
B. 平衡时，甲中和丙中H₂O的转化率均是25％
C. 平衡时，丙中ｃ（CO_２）是甲中的2倍，是0.015mol/L
D. 平衡时，乙中H₂O的转化率大于25%

高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：
Fe₂O₃(s)+3CO(g)  2Fe(s)+3CO₂(g)   ΔH =" a" kJ  mol^－1
（1）已知： ①Fe₂O₃(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g)   ΔH₁ =" +" 489.0 kJ  mol^－1
②C(石墨)+CO₂(g) = 2CO(g)           ΔH₂ =" +" 172.5 kJ  mol^－1
则a =      kJ  mol^－1。
（2）冶炼铁反应的平衡常数表达式K =      ，温度升高后，K值      （填“增大”、“不变”或“减小”）。
（3）在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡。

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
甲/mol	1.0	1.0	1.0	1.0
乙/mol	1.0	2.0	1.0	1.0

①甲容器中CO的平衡转化率为      。
②下列说法正确的是      （填字母）。
a．若容器内气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态
b．甲容器中CO的平衡转化率大于乙的
c．甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比为2∶3
d．增加Fe₂O₃可以提高CO的转化率
（4）采取一定措施可防止钢铁腐蚀。下列装置中的烧杯里均盛有等浓度、等体积的NaCl溶液。

①在a~c装置中，能保护铁的是      （填字母）。
②若用d装置保护铁，X极的电极材料应是      （填名称）。

用下图装置进行转化为的转化率测定实验：
。已知：

	熔点（）	沸点（）
	-72.4	-10
	16.8	44.3

（1）要顺利进行实验，上图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处各应连接合适的装置（可重复使用），请从下列A～E中选择适宜的装置，将其序号填入空格内。

（2）将装置连接好，实验前，必须进行的操作是（不必写具体过程）          。
（3）实验时，浓硫酸有顺利滴入烧瓶中，甲装置所起作用的原理是               。
（4）开始实验时，先从乙处均匀通入，为使有较高的转化率，实验时滴入浓硫酸与加热催化剂的先后顺序是             。
（5）实验中“当表面红热时，应将酒精灯移开一会儿再加热”，以防温度过高，这样做的原因是               ；若用大火加热有处的反应管时，的转化率会         （填“升高”、“降低”或“不变”）。
（6）实验时若用25.2g的，加入的浓硫酸是足量的，反应结束时继续通入一段时间，称得Ⅱ处装置的质量增加11.3g，则本实验中的转化率为      %（保留小数点后一位）。

随着能源与环境问题越来越被人们关注，碳一化学（Ｃ1化学）成为研究的热点。“碳一化学”即以单质碳及ＣＯ、、、等含一个碳原子的物质为原料合成工业产品的化学与工艺。
（1）将转化成有机物可有效实现碳循环。转化成有机物的例子很多，如：
a．  
b．
c． 
d．
在以上属于人工转化的反应中，原子利用率最高的是       （填序号）。
（2）CO可用于合成甲醇。在压强0.1MPa条件下，在体积为bL的密闭容器中充入和，在催化剂作用下合成甲醇：。平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图。

①该反应属于       反应（填“吸热”或“放热”）。若一个可逆反应的平衡常数值很大，对此反应的说法正确的是    （填序号）。
a．反应使用催化剂意义不大
b．该反应发生将在很短时间内完成
c．该反应达到平衡时至少有一种反应物百分含量很小
d．该反应一定是放热反应
②时，该反应的平衡常数        (用的代数式表示)。
（3）二甲醚（）被称为21世纪的新型燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。
①工业上利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
a．  
b．  
c．  
总反应：的           。
②对于反应b，在温度和容积不变的条件下，能说明该反应已达到平衡状态的是     （填字母）。
a．
b．容器内压强保持不变
c．的浓度保持不变
d．的消耗速率与的消耗速率之比为
（4）以KOH溶液为电解质，用二甲醚-空气组成燃料，其中负极的电极反应式为       。
（5）C1化合物在治理汽车尾气方面也大有可为，如CO、等在一定条件下均可以与氮氧化物生成无污染的物质。写出CO与氮氧化物（NO）在有催化剂的条件下反应的化学方程式            。

I．在500 ℃、2×10⁷ Pa和催化剂条件下合成氨工业的核心反应是：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝Q kJ·mol^－1。反应过程中能量变化如图所示，回答下列问题：

（1）在500 ℃、2×10⁷Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5 mol N₂和1.5 mol H₂，充分反应后，放出的热量_____(填“<”“>”或“＝”)46.2 kJ，理由是_____________。
（2）将一定量的H₂(g)和N₂(g)放入1 L密闭容器中，在500 ℃、2×10⁷ Pa下达到平衡，测得N₂为0.10 mol，H₂为0.30 mol，NH₃为0.10 mol。则该条件下达到平衡时H₂的转化率为________。该温度下的平衡常数K的值为________。若升高温度，K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
II．一定条件下，某容积为1L的密闭容器中发生如下反应：C(s) + H₂O(g)CO(g) + H₂(g)
（1）维持温度不变，向该容器中充入2 mol C(s)和2 mol H₂O(g)，达到平衡后混合气体的平均分子量为M，则M的范围为                      。
（2）在（1）中若起始时充入的是2.5 molCO(g)和4molH₂(g)，达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为        。

可逆反应①X(g)+2Y(g)2Z(g)②2M(g)N(g)+P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦、可滑动的密闭隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示（隔板两侧反应室温度相同）。下列判断正确的是：

A．反应①的正反应是吸热反应

B．达平衡（I）时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为14:15

C．达平衡（I）时X的转化率为5/11

D．在平衡（I）和平衡（II）中M的体积分数相同

在200℃时，将a mol H₂(g)和b mol I₂(g)充入到体积为V L的密闭容器中，发生反应：I₂(g)+H₂(g)⇋2HI(g)。
（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)(填“v_正”或“v_逆”)。
（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________(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最大限度，若保持外界条件不变时，混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率及体系的总压强(或各组分的分压)都将________。

可逆反应：2NO₂2NO＋O₂在体积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是
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的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A．①④⑥⑦

B．②③⑤⑦

C．①③④⑤

D．全部

（I）目前，汽车厂商常利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO₂和N₂，化学方程式如下：2NO＋2CO2CO₂＋N₂。为研究如何提高该转化过程反应速率，某课题组进行了以下实验探究。
【资料查阅】①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；
②使用相同的催化剂，当催化剂质量相等时，催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验。
（1）完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

实验编号	实验目的	T/℃	NO初始浓度 mol/L	CO初始浓度 mol/L	同种催化剂的比表面积m^2/g
Ⅰ	为以下实验作参照	280	6.50×10^-3	4.00×10^-3	80
Ⅱ					120
Ⅲ	探究温度对尾气转化速率的影响	360	6.50×10^-3	4.00×10^-3	80

【图像分析与结论】利用气体传感器测定了三组实验中CO浓度随时间变化的曲线图，如下：

（2）计算第Ⅰ组实验中，达平衡时NO的浓度为__________________；
（3）由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，汽车尾气转化速率_____________（填“增大”、“减小”、“无影响”）。
（II）随着世界粮食需求量的增长，农业对化学肥料的需求量越来越大，其中氮肥是需求量最大的一种化肥。而氨的合成为氮肥的生产工业奠定了基础，其原理为：N₂＋3H₂2NH₃
（1）在N₂＋3H₂2NH₃的反应中，一段时间后，NH₃的浓度增加了0.9mol·L^－1。用N₂表示其反应速率为0.15 mol·L^－1·s^－1，则所经过的时间为         ；
A．2 s        B．3 s        C．4 s         D．6 s
（2）下列4个数据是在不同条件下测得的合成氨反应的速率，其中反应最快的是         ；
A．v(H₂）＝0.1 mol·L^－1·min^－1          B．v(N₂）＝0.1 mol·L^－1·min^－1
C．v(NH₃）＝0.15 mol·L^－1·min^－1        D．v(N₂）＝0.002mol·L^－1·s^－1
（3）在一个绝热、容积不变的密闭容器中发生可逆反应：N₂(g）＋3H₂(g）2NH₃(g） △H＜0。下列各项能说明该反应已经达到平衡状态的是            。
A．容器内气体密度保持不变
B．容器内温度不再变化
C．断裂1mol N≡N键的同时，断裂6 mol N—H键
D．反应消耗N₂、H₂与产生NH₃的速率之比1︰3︰2

运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义（1）硫酸生产中，SO₂催化氧化生成SO₃； 2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g），平衡时，混合体系中SO₃的百分含量和温度的关系如下图所示。根据图示回答下列问题：
      
①2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）的△H       0（填 “>”或“<”）；若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡        移动（填“向左”“向右”或“不移动”）
②若温度为T₁、T₂，反应的平衡常数分别为K₁，K₂，则K₁        K₂；温度为T₁时，反应进行到状态D时，       （填“>”“<”或“=”）
（2）氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，
①如图是一定的温度和压强下N₂（g）和H₂（g）反应生成lmol NH₃（g）过程中能量变化示意图，图中E₁、E₂分别表示的意义是____________、____________
②请写出工业合成氨的热化学方程式：           （△H的数值用含字母Q₁、Q₂的代数式表示）

某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）分解反应平衡常数的测定。将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，使其达到分解平衡：NH₂COONH₄(s)2NH₃(g)＋CO₂(g)。
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

温度（^oC）	15	20	25	30	35
平衡总压强（kPa）	5.7	8.3	12.0	17.1	24.0
平衡气体总浓度（×10^－3mol/L）	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

（1）可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是___________。
A．v(NH₃)="2" v(CO₂)      
B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变 
D．密闭容器中气体密度不变
（2）根据表中数据，写出15.0℃时的分解平衡常数计算表达式及结果（结果保留三位有效数字）：_______________。
（3）取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量______（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）氨基甲酸铵分解反应的焓变△H____0，熵变△S___0（填＞、＜或＝）。