高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

NO₂和N₂O₄混合气体的针管实验是高中化学的经典素材。理论估算和实测发现，混合气体体积由V压缩为V/2，温度由298K升至311K。已知这两个温度下N₂O₄(g) 2NO₂(g)的压力平衡常数K_p分别为0.141和0.363。
6-1 通过计算回答，混合气体经上述压缩后，NO₂的浓度比压缩前增加了多少倍。
6-2 动力学实验证明，上述混合气体几微秒内即可达成化学平衡。压缩后的混合气体在室温下放置，颜色如何变化？为什么？

如右下图所示，图Ⅰ是恒压密闭容器，图Ⅱ是恒容密闭容器。当其它条件相同时，在Ⅰ、Ⅱ分别加入2 mol X和2 mol Y，开始时容器的体积均为V L，发生如下反应并达到平衡状态（提示：物质X、Y的状态均未知，物质Z的状态为气态）：2X（？）+  Y（？） a Z（g）此时Ⅰ中X、Y、Z的物质的量之比为1∶3∶2。下列判断正确的是（   ）

A．物质Z的化学计量数a = 2

B．若X为固态、Y为气态，则Ⅰ、Ⅱ中从开始到平衡所需的时间：Ⅰ＞Ⅱ

C．若X、Y均为气态，则在平衡时X的转化率：Ⅱ＞Ⅰ

D．若Ⅱ中气体的密度如图Ⅲ所示，则X、Y中只有一种为气态

将水煤气化转化成合成气，然后合成各种油品和石化产品是化工的极为重要的领域。除去水蒸气后的水煤气主要含H₂、CO、CO₂及少量的H₂S、CH₄，继续除去H₂S后，可采用催化或非催化转化技术，将CH₄转化成CO，得到CO、CO₂和H₂的混合气体，是理想的合成甲醇原料气。
（1）制水煤气的主要化学反应方程式为：C(s)+H₂O(g)    CO(g)+H₂(g)，此反应是吸热反应。
①此反应的化学平衡常数表达式为                        ；
②下列能增大碳的转化率的措施是                      ；

A．加入C（s）

B．加入H2O（g）

C．升高温度

D．增大压强

（2）将CH₄转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：
       CH₄(g)+3/2O₂(g)       CO(g)+2H₂O(g)   △H=-519kJ/mol。工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）
①X在750℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；
②Y在600℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；
③Z在440℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×10⁶倍；
已知根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是       （填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是                   ；
（3）合成气经压缩升温后进入甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应如下：
       2H₂(g)+CO(g)      CH₃OHg); △H=-90.8kJ·mol^-1，T℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H₂，反应10min后测得各组分的浓度如下：

物质	H2	CO	CH3OH
浓度/（mol·L^-1）	0.2	0.1	0.4

      ①该时间段内反应速率v(H₂)=           mol^-1·L^-1·min^-1。
②比较此时正、逆反应速率的大小：         （填“>”、“<”或“=”）
（4）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是                  。