高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

最近几年我国已加大对氮氧化物排放的控制力度。消除氮氧化物污染有多种方法。
（l）用CH₄还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄(g)＋4NO₂(g)= 4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H=-574kJ·mol^-1
②CH₄(g)＋4NO (g)=2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H=-1160kJ·mol^-1
③H₂O(g)= H₂O(l) △H=-44.0kJ·mol^-1
CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(1)的热化学方程式为                 。
（2）用活性炭还原法也可处理氮氧化物。有关反应为：2C(s)＋2NO₂(g)=N₂(g)＋2CO₂(g) △H<0，起始时向密闭容器中充入一定量的C(s)和NO₂(g)，在不同条件下，测得各物质的浓度变化状况如下图所示。

①0〜10min内，以CO₂表示的平均反应速率v(CO₂)=               。
②0～10min，10〜20 min，30〜40 min三个阶段NO₂的转化率分别为α₁、α₂、α₃，其中最小的为         ，其值是                   。
③计算反应达到第一次平衡时的平衡常数K=            。
④第10min时，若只改变了影响反应的一个条件，则改变的条件为      (填选项字母）。
A．增加C(s)的量       B．减小容器体积      C．加入催化剂
⑤20～30min、40〜50 min时体系的温度分别为T₁和T₂，则T₁_____T₂(填“> “<”或“=”）， 判断的理由是                         。

欧盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暧，研究碳及其化合物的综合利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。请运用相关知识研究碳及其化合物的性质。
（1）近年来，我国储氢纳米碳管研究取得重大进展，用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒（杂质)，这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯，其反应的化学方程式为：
___C+___K₂Cr₂O₇+___—___CO₂↑+ ___K₂SO₄+ ___Cr₂(SO₄)₃+___H₂O
①完成并配平上述化学方程式。
②在上述方程式上标出该反应电子转移的方向与数目。
（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________
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_____________________。

（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)（g）CH₃OH(g)+H₂O(g)  ΔH
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(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_____0 (填“>”、“<”或“ =” )。
③在同条件下发生反应，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“ = ”)。

工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1：还原沉淀法。该法的工艺流程为CrO₄^2-Cr₂O₇^2-Cr^3＋Cr(OH)₃↓
其中第①步存在平衡：2CrO₄^2- (黄色)＋2H^＋Cr₂O₇^2- (橙色)＋H₂O
（1）若平衡体系的pH=2，该溶液显________色。
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是__________。
a．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同 
b．2v(Cr₂O₇^2-)=v(CrO₄^2-) 
c．溶液的颜色不变
（3）第②步中，还原1 mol Cr₂O₇^2-离子，需要________mol的FeSO₄·7H₂O。
（4）第③步生成的Cr(OH)₃在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)₃(s) Cr^3＋(aq)＋3OH^－(aq)，常温下，Cr(OH)₃的溶度积K_sp=c(Cr^3＋)·c³(OH^－)=10^－32，要使c(Cr^3＋)降至10^－5mol/L，溶液的pH应调至_______。
方法2：电解法。该法用Fe做电极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。
（5）用Fe做电极的原因为__________________。
（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)_________________________________。溶液中同时生成的沉淀还有__________。

黄铁矿（主要成分为FeS₂）是工业制取硫酸的重要原料，其燃烧产物为SO₂和Fe₂O₃。
（1）已知1g FeS₂完全燃烧放出7.1kJ热量，则表示FeS₂完全燃烧反应的热化学方程式为：
______________________________________________________________。
（2）将0.050molSO₂(g)和0.030molO₂(g)放入容积为1L的密闭容器中，反应：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g) 在一定条件下达到平衡，测得c(SO₃)=0.040mol/L。则该条件下反应的平衡常数K的数值为___________,SO₂的平衡转化率为__________。
（3）当该反应处于平衡状态时，欲使平衡向正反应方向移动且反应速率加快，下列措施可行的是      。（填字母）

A．向平衡混合物中充入Ar	B．向平衡混合物中充入O2
C．改变反应的催化剂	D．降低反应的温度

（4）反应：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)  △H<0 ， SO₂的转化率在起始温度T₁=673K下随反应时间（t）的变化如下图，其他条件不变，仅改变起始温度为T₂=723K，请在图中画出温度T₂下SO₂的转化率随反应时间变化的预期结果示意图。

在一个固定体积的密闭容器中，向容器中充入2 mol A 和1 mol B，发生如下反应：2A(g) ＋ B(g) 3C(g) ＋ D(s)，反应达到平衡时C的浓度为1.2 mol/L.
（1）若使容器温度升高，平衡时混合气体的平均相对摩尔质量减小，则正反应为________（填“吸热”或“放热”）反应．
（2）若维持容器体积和温度不变，按下列方法加入起始物质，达到平衡时C的浓度仍为1.2 mol/L的是______（用序号填空）．
①4 mol A＋2 mol B　②3 mol C＋1 mol D＋l mol B
③3 mol C＋2 mol D　④1.6 mol A＋0.8 mol B＋0.6 mol C
（3）某温度下，向容器中加入3 mol C和0.8 mol D，反应达到平衡时C的浓度仍为1.2 mol/L，则容器的容积V应大于________L，小于________L.

在一个容积固定的反应器中，有一可左右滑动的密封隔板，左、右两侧分别进行如下可逆反应：2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g)；
3Fe(s)＋4H₂O(g) Fe₃O₄(g)＋4H₂(g)。左侧中加入SO₂、O₂、SO₃的物质的量分别为x mol、3.25mol、1mol；右侧中加入9 mol的水蒸气和适量的铁粉（忽略铁粉对容器体积的影响）。

当x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器位置2处。请填写以下空白：
（1）若x＝1.5，则左侧反应在起始时向__________（填“正反应”或“逆反应”）方向进行。欲使反应维持向该方向进行，则x的取值范围是________________。
（2）若x＝2，则左侧反应在起始时向__________（填“正反应”或“逆反应”）方向进行，平衡时混合气中SO₂所占的体积分数为_________。

随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫(SO₂)排放量减少8%，氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前，消除大气污染有多种方法。
（1） 用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄(g)+4NO₂(g) ="4NO(g)" + CO₂(g) +2H₂O(g)   ⊿H=" -574" kJ·mol^－1
②CH₄(g) +4NO(g) =2N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)   ⊿H=" -1160" kJ·mol^－1
③H₂O(g) = H₂O(l)    △H=" -44.0" kJ·mol^－1
写出CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂ (g)、CO₂ (g)和H₂O(1)的热化学方程式                   。
（2）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下可将SO₂转化为SO₄^2－，从而实现对SO₂的治理。已知含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺ + O₂+ 4H⁺ = 4Fe³⁺ + 2H₂O，则另一反应的离子方程式为                                  。
（3）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)+2NO(g)N₂ (g)+CO₂ (g) 。某研究小组向密闭的真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）加入NO和足量的活性炭，恒温(T₁℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol·L^－1 时间/min	NO	N2	CO2
0	1.00	0	0
10	0.58	0.21	0.21
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

①10min~20min以v(CO₂) 表示的反应速率为                         。
②根据表中数据，计算T₁℃时该反应的平衡常数为   　　    （保留两位小数）。
③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率       （填“增大”、“不变”或“减小”） 。
④下列各项能作为判断该反应达到平衡的是    　　　    （填序号字母）。
A．容器内压强保持不变　　      B． 2v_正(NO) = v_逆(N₂)
C．容器内CO₂的体积分数不变    D．混合气体的密度保持不变
⑤30min末改变某一条件，过一段时间反应重新达到平衡，则改变的条件可能是            。请在下图中画出30min至40min的变化曲线。

我国有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某些转化
步骤及生成物未列出）：

（1）“造合成气”发生的热化学方程式是CH₄(g)+H₂O(g) CO(g)+3H₂(g)；△H＞0在恒温恒容的条件下，欲提高CH₄的反应速率和转化率，下列措施可行的是     。
A、增大压强    B、升高温度 C、充入He气   D、增大水蒸气浓度
（2）“转化一氧化碳”发生的方程式是H₂O(g) +CO(g) H₂(g)+CO₂(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

提高氢碳比[ n（H₂O）/n（CO）]，K值   （填“增大”、“不变”或“减小”）；若该反应在400℃时进行，起始通入等物质的量的H₂O和CO，反应进行到某一时刻时CO和CO₂的浓度比为1∶3，此时v（正）     v（逆）（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（3）有关合成氨工业的说法中正确的是       。
A、该反应属于人工固氮
B、合成氨工业中使用催化剂能提高反应物的利用率
C、合成氨反应温度控制在500℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D、合成氨工业采用循环操作的主要原因是为了加快反应速率
（4）生产尿素过程中，理论上n(NH₃)∶n(CO₂)的最佳配比为     ，而实际生产过程中，往往使n(NH₃)∶n(CO₂)≥3，这是因为       。
（5）当甲烷合成氨气的转化率为60％时，以3.0×10⁸ L甲烷为原料能够合成       L 氨气。（假设体积均在标准状况下测定）

图a是1 mol NO₂和1 mol CO反应生成CO₂和NO过程中能量变化示意图，图b是反应中的CO和NO的浓度随时间变化的示意图。根据图意回答下列问题：
        
a                                           b
(1)写出NO₂和CO反应的热化学方程式        。
(2)从反应开始到平衡，用NO₂浓度变化表示平均反应速率v(NO₂)＝       。
(3)此温度下该反应的平衡常数K=       ；温度降低，K       （填“变大”、“变小”或“不变”）
(4)若在温度和容积相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：

容 器	甲	乙	丙
反应物投入量	1 mol NO2 1 mol CO	2 mol NO 2 mol CO2	1 mol NO2、1 mol CO 1 mol NO、1 mol CO2
平衡时c(NO) /mol·L^-1	1.5	3	m
能量变化	放出a kJ	吸收b kJ	放出c kJ
CO或NO的转化率	α1	α2	α3

则：α₁+α₂=       ， a+b/2=        ,m=       

燃煤废气中的氮氧化物（NO_x）、二氧化碳等气体，常用下列方法处理，以实现节能减排、废物利用等。
（1）对燃煤废气进行脱硝处理时，常利用甲烷催化还原氮氧化物，如：
CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H＝－574 kJ·mol^－1
CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)  △H＝－1160 kJ·mol^－1
则CH₄(g)将NO₂(g)还原为N₂(g)等的热化学方程式为              。
（2）将燃煤废气中的CO₂转化为甲醚的反应原理为：
2CO₂(g) + 6H₂(g) CH₃OCH₃(g) + 3H₂O(g)
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率见下表：

投料比[n(H2) / n(CO2)]	500 K	600 K	700 K	800 K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

①若温度升高，则反应的平衡常数K将             （填“增大”、“减小”或“不变”。下同）；若温度不变，提高投料比[n(H₂) / n(CO₂)]，则K将             。
②若用甲醚作为燃料电池的原料，请写出在碱性介质中电池负极的电极反应式
                                      。若通入甲醚（沸点为-24.9 ℃）的速率为1.12 L·min^-1（标准状况），并以该电池作为电源电解2 mol·L^-1 CuSO₄溶液500 mL，则通电30 s后理论上在阴极可析出金属铜     g。

根据所学知识，完成下列问题：
（1）化学反应可视为旧键断裂和新键生成的过程。键能是形成（或拆开）1 mol化学键时释放（或吸收）的能量。已知白磷和其燃烧产物P₄O₆的分子结构如图所示，现提供以下键能（kJ· mol^-1）： P－P：198，  P－O：360， O－O：498，白磷(P₄)燃烧的热化学方程式为                       。

（2）化学能与电能之间可以相互转化，以Fe、Cu、C(石墨)、CuSO₄溶液、FeSO₄溶液、Fe₂(SO₄)₃溶液 、AgNO₃溶液为原料，通过原电池反应实现2Fe³⁺ + Cu＝2Fe²⁺ + Cu²⁺,请你把下图补充完整，使之形成闭合回路，并用元素符号标明电极。甲池中电解液是        溶液；乙池中电解液是         溶液。（要求：甲、乙两池中电解质元素种类始终保持不变）

（3）某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5（直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物）其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO₂、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：
①对PM2.5空气样本用蒸馏水处理，制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO4^２－	NO3^－	Cl^－
浓度/ mol•L^-1	4×10^-6	6×10^-6	2×10^-5	4×10^-5	3×10^-5	2×10^-5

根据表中数据判断该试样的酸碱性为        ，试样的pH值=        
②已知气缸中生成NO的反应为：N₂(g)+O₂(g)  2NO(g) H＞0
若1 mol空气含有0.8 molN₂和0.2 molO₂,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡。测得NO为8 × 10^-4 mol.计算该温度下的平衡常数K= ___________；汽车启动后，气缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是                                          。

已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：

温度/℃	700	900	830	1000	1200
平衡常数	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列问题：
(1)该反应的平衡常数表达式K=             ，△H    0（填“<”“ >”“ =”)；
(2)830℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0．003 mol·L^-1·s^-1。
则6s时c(A)=      mol·L^-1， C的物质的量为      mol；
若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为     ，
如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为         ；
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为      (填正确选项前的字母)：
a．压强不随时间改变         b.气体的密度不随时间改变
c. c(A)不随时问改变         d.单位时间里生成c和D的物质的量相等
(4)1200℃时反应C(g)+D(g) A(g)+B(g)的平衡常数的值为             。

科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲
醇。已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为-285．8kJ·mol^-1、
-283．0kJ·mol^-1和-726．5kJ·mol^-1。请回答下列问题：
（1）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为             ；
（2）在容积为2L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；

下列说法正确的是          （填序号）
①温度为T₁时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v（CH₃OH）=
mol·L^-1·min^-1
②该反应在T₁时的平衡常数比T₂时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T₁变到T₂，达到平衡时增大
（3）在T₁温度时，将1molCO₂和3molH₂充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO₂转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为            ；

是汽车尾气中的主要污染物之一。
（1） 能形成酸雨，写出转化为的化学方程式:.
（2）汽车发动机工作时会引发和反应，其能量变化示意图如下:

①写出该反应的热化学方程式:.
②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是。
（3）在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低的排放。
①当尾气中空气不足时，在催化转化器中被还原成排出。写出被还原的化学方程式：.
② 当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收生成盐。其吸收能力顺序如下：.原因是.
（4）通过传感器可监测的含量，其工作原理示意图如下:

①电极上发生的是反应(填"氧化"或"还原")。
②写出电极的电极反应式: .

一定条件下存在反应：()+₂()₂()+₂()，其正反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换) 密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1 和1 ₂，在Ⅱ中充入1 ₂和1 ₂，在Ⅲ中充入2 和2 ₂，700℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是（   ）

A．	容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B．	容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C．	容器Ⅰ中 的物质的量比容器Ⅱ中的多
D．	容器Ⅰ中 的转化率与容器Ⅱ中 2的转化率之和小于1