高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

H₂O₂是一种常用绿色氧化剂，在化学研究中应用广泛。
（1）空气阴极法电解制备H₂O₂的装置如下图所示，主要原理是在碱性电解质溶液中，通过利用空气中氧气在阴极还原得到H₂O₂和稀碱的混合物。试回答：

①直流电源的a极名称是           。
②阴极电极反应式为               。
③1979年，科学家们用CO、O₂和水在三苯膦钯的催化下室温制得了H₂O₂。相对于电解法，该方法具有的优点是安全、                   。
（2）Fe³⁺对H₂O₂的分解具有催化作用。利用图(a)和(b)中的信息，按图(c)装置（连通的A、B瓶中已充有NO₂气体）进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的               （填“深”或“浅”），其原因是                         。

（3）用H₂O₂和H₂SO₄的混合溶液可溶解印刷电路板金属粉末中的铜。反应的离子方程式是             ，控制其它条件相同，印刷电路板的金属粉末用10%H₂O₂ 和3.0mol·L^－1H₂SO₄溶液处理，测得不同温度下铜的平均溶解速率（见下表）

温度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
Cu的平均溶解速率 （×10^－3mol·min^－1）	7.34	8.01	9.25	7.98	7.24	6.73	5.76

当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着反应温度的升高而下降，其主要原因是             。

在一密闭容器中有如下反应：aX（g）＋bY（g）nW（g）；ΔH ，某化学兴趣小组的同学根据此反应在不同条件下的实验数据，作出了如下曲线图：

其中，ω(W)表示W在反应混合物中的体积分数，t表示反应时间。当其它条件不变时，下列分析正确的是

A．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且p2＞p1，a＋b>n

B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且p1＞p2，n＜a＋b

C．图Ⅱ可能是在同温同压下催化剂对反应的影响，且1使用的催化剂效果好

D．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T1＞T2，ΔH＜0

甲醇（CH₃OH）和二甲醚（CH₃OCH₃）被称为21世纪的新型燃料，具有清洁、高效等优良的性能。
（1）CO₂可用于合成二甲醚（CH₃OCH₃）,有关反应的热化学方程式如下：
CO₂(g) + 3H₂(g) = CH₃OH(g) + H₂O(g) ΔH = -49.0kJ·mol^-1,
2CH₃OH(g) =CH₃OCH₃(g)+ H₂O(g)  ΔH =-23.5kJ·mol^-1,
则CO₂与H₂反应合成二甲醚的热化学方程式为                           。
（2）若反应2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g)+ H₂O(g)在某温度下的化学平衡常数为400，此温度下，在密闭容器中加入一定量甲醇，反应进行到某时刻，测得各物质的浓度如表所示：

物质	CH3OH(g)	CH3OCH3(g)	H2O(g)
浓度（mol·L^-1）	0.44	0.60	0.60

①写出该反应的平衡常数表达式：K=                。
②比较该时刻正、逆反应速率的大小：v（正）     v（逆）（填“>”、“<”或“=”）
③若加入甲醇后经 10 min 反应达到平衡，则平衡后c（CH₃OH）=           ，该时间内反应速率v（CH₃OCH₃）=             。
（3）工业上合成甲醇的反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH =-90.8kJ·mol^-1，若在温度相同、容积均为2L的3个容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时如下：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1molCO、2 mol H2	1 mol CH3OH	2 mol CO、4 mol H2
CH3OH的浓度（mol/L）	c1=0.25	c2	c3
反应的能量变化	放出Q1 kJ	吸收Q2 kJ	放出Q3 kJ
平衡常数	K1	K2	K3
反应物转化率	α1	α2	α3

①下列不能说明该反应在恒温恒容条件下已达化学平衡状态的是         。
A.  v_正（H₂）= 2v_逆（CH₃OH）  B. n(CO)﹕n(H₂)﹕n(CH₃OH)=1﹕2 : 1
C. 混合气体的密度不变       D. 混合气体的平均相对分子质量不变
E. 容器的压强不变
②下列说法正确的是         。
A. c₁= c₂      B. Q₁= Q₂     C. K₁= K₂      D. α₂+α₃ < 100%
③如图表示该反应的反应速率v和时间t的关系图：

各阶段的平衡常数如下表所示：

t2～t3	t4～t5	t5～t6	t7～t8
K4	K5	K6	K7

K₄、K₅、K₆、K₇之间的关系为          （填“>”、“<”或“=”）。反应物的转化率最大的一段时间是          。

一定温度下，在恒容密闭容器中充入2molNO₂与1molO₂发生反应如下：
4NO₂(g)+O₂(g)  2N₂O₅(g)
（1）已知平衡常数K_350℃＜K_300℃，则该反应是_________反应（填“吸热”或“放热”）；常温下，该反应能逆向自发进行，原因是_______________________。
（2）下列有关该反应的说法正确的是___________。
A．扩大容器体积，平衡向逆反应方向移动，混合气体颜色变深
B．恒温恒容下，再充入2molNO₂和1molO₂，再次达到平衡时NO₂转化率增大
C．恒温恒容下，当容器内的密度不再改变，则反应达到平衡状态
D．若该反应的平衡常数增大，则一定是降低了温度
（3）氮的化合物种类较多，如NH₃、NO、NO₂、HNO₃、硝酸盐等。
①亚硝酸是一种弱酸，能证明亚硝酸是弱电解质的是__________。
A．常温下，亚硝酸钠溶液的pH＞7
B．亚硝酸能和NaOH发生中和反应
C．用亚硝酸溶液做导电性实验，灯泡很暗
D．常温下，将pH=3的亚硝酸溶液稀释10倍 ，pH＜4
②根据酸碱质子理论，凡是能给出质子的分子或离子都是酸，凡是能结合质子的分子或离子都是碱。按照这个理论，下列微粒属于两性物质的是___________。
a．H₂O    b．NO₂^－   c．H₂NCH₂COOH    d．H₂PO₄^－    e．H₂S
③氮同主族磷元素形成的Na₂HPO₄溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl₂溶液，溶液则显酸性，其原因是___________________________________________(用离子方程式表示)。
（4）X、Y、Z、W分别是HNO₃、NH₄NO₃、NaOH、NaNO₂四种强电解质中的一种。下表是常温下浓度均为0.01 mol·L^-1的X、Y、Z、W溶液的pH。

0.01mol·L^-1的溶液	X	Y	Z	W
pH	12	2	8.5	4.5

将X、Y、Z各1mol同时溶于水中制得混合溶液，则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为 ________________________________________________。
（5）N₂O₅是一种新型绿色硝化剂,其制备可以用硼氢化钠燃料电池作电源,采用电解法制备得到N₂O₅，工作原理如图。则硼氢化钠燃料电池的负极反应式为 ______________________________。

T℃时，将1molX和2molY投入2L的密闭容器中，发生反应：X(g)+Y(g) 2Z(g)，X、Y的量随时间变化如下表，该反应的平衡常数随温度的变化如下图，则下列判断正确的是（ ）

	0	1	2	3	4	5	6
X	1	0.80	0.66	0.58	0.52	0.50	0.50
Y	2	1.80	1.66	…	…	…	…

A．前5min用Z表示的平均反应速率为0.2mol/(L·min)
B．该反应的正反应是放热反应，且T₁>T
C．在T℃时，以1molX、2molY和1molZ充入上述容器中，达到平衡时，X的体积分数不变
D．若温度为T₁时，以同样的起始量反应，达到平衡时X的转化率为66.7%

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，若容器内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

Ⅰ：如图所示，甲、乙之间的隔板K和活塞F都可左右移动，甲中充入2molA和1molB，乙中充入2molC和1molHe，此时K停在0处。在一定条件下发生可逆反应：
2A（g）+B（g）2C（g）； 反应达到平衡后，再恢复至原温度。回答下列问题：

（1）达到平衡时，隔板K最终停留在0刻度左侧a处，则a的取值范围是            。
（2）若达到平衡时，隔板K最终停留在左侧刻度1处，此时甲容积为2L，反应化学平衡常数为___________。
（3）若达到平衡时，隔板K最终停留在左侧刻度靠近0处， 则乙中可移动活塞F最终停留在右侧的刻度不大于         ；
Ⅱ：若一开始就将K、F固定，其它条件均不变，则达到平衡时：
（4）测得甲中A的转化率为B，则乙中C的转化率为         ；
（5）假设乙、甲两容器中的压强比用D表示，则D的取值范围是               。

将1.2mol的A气体充入2L恒容密闭容器中发生反应：A(g）  2B(g）。在三种不同条件下进行实验，A的物质的量随时间的变化如图所示。试回答下列问题：

（1）实验1中，4s时A的转化率为           ；此条件下该反应的平衡常数K₁的值为              。
（2）实验2与实验1对比，其可能隐含的反应条件是               。
（3）根据实验3与实验1的图象比较，可推测该反应是            （填“放热”或“吸热”）反应。设实验1～3的平衡常数的值分别为K₁、K₂、K₃，则它们之间的关系为K₁     K₂     K₃（填“>”、“<”或“=”）。
（4）为了验证增大催化剂的表面积、增大压强可提高化学反应速率这一结论，某同学在实验1的基础上又利用该容器设计了实验4和实验5，部分实验条件及数据见下表。请将表格补充完整。

实验编号 及其目的	V(容积）/L	t/℃	n(A起始）/mol	n(B起始）/mol	催化剂的质量/g	催化剂的表面积/m^2·g^—1
实验1参照对比实验	2	80	1.2	0	a	b
实验4：催化剂的表面积对反应速率的影响
实验5目的：	1

 

（1）现有可逆反应.2NO₂(g) N₂O₄(g)，△H＜0，试根据下列图象判断t₂、t₃、t₄时采取的措施。

t₂：                                                           ；
t₃：                             ；t₄：                         。
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

 
（2）40s时，NO₂的产率是                       。
（3）20s时，N₂O₄的浓度为       mol/L，0~20s内N₂O₄的平均反应速率为            。
（4）在80℃时该反应的平衡常数K值为        （保留2位小数）。
（5）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
（6）利用甲烷催化还原NO_x：
CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)   △H₁＝－574 kJ/mol
CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)   △H₂＝－1160 kJ/mol
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：__                  。

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图所示：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H₂O(g)CO₂+H₂
T℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H₂)=0.12mol·L^－1。该温度下此反应的平衡常数K=" _____" （填计算结果）。
（2）合成塔中发生反应N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)；△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T₁  ___ 573K（填“>”、“<”或“=”）。

T/℃	T1	300	T2
K	1.00×10^7	2.45×10^5	1.88×10^3

（3）N₂和H₂以铁作催化剂从145℃就开始反应，不同温度下NH₃的产率如图所示。温度高于900℃时，NH₃产率下降的原因是                                 。

（4）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：
CH₄(g)+4NO₂=(g)＝4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)； △H=－574kJ·mol^－1
CH₄(g)+4NO(g)＝2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)；  △H=－1160kJ·mol^－1
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极碱性条件下发生反应的电极反应式为                            。

“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出了高热值的煤炭气，其主要成分是CO和H₂。CO和H₂可作为能源和化工原料，应用十分广泛．生产煤炭气的反应之一是：C(s)+H₂O(g)CO(g)+H₂(g)  H=+131.4kJ/mol
（1）在容积为3L的密闭容器中发生上述反应，5min后容器内气体的密度增大了0.12g/L，用H₂O表示0～5min的平均反应速率为______________。
（2）关于上述反应在化学平衡状态时的描述正确的是___________．
A．CO的含量保持不变
B．v_正(H₂O)=v_正(H₂)
C．容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
（3）若上述反应在t₀时刻达到平衡(如图)，在t₁时刻改变某一条件，请在图中继续画出t₁时刻之后正反应速率随时间的变化：

①缩小容器体积，t₂时到达平衡（用实线表示）；
②t₃时平衡常数K值变大，t₄到达平衡（用虚线表示）．
（4）在一定条件下用CO和H₂可以制得甲醇，CH₃OH和CO的燃烧热分别为725.8kJ/mol，283.0kJ/mol，1molH₂O(l)变为H₂O(g)吸收44.0 kJ的热量，写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学方程式_______________________
（5）如下图所示，以甲醇燃料电池作为电源实现下列电解过程．乙池中发生反应的离子方程式为_____________。当甲池中增重16g时，丙池中理论上产生沉淀质量的最大值为_________g。

在20L的密闭容器中按物质的量之比1:2充入CO和H₂，发生：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）△H。测得平衡时CO的转化率随温度及不同压强下的变化。P₂和195℃时n(H₂)随时间的变化结果如表格所示。下列说法正确的是

A．0～3 min，平均速率v（CH3OH）="0.8" mol•L^－1•min^－1

B．P1＜P2，△H＜0

C．在P2及195℃时，该反应的平衡常数为25

D．在B点时，v（正）＞v（逆）

大气污染越来越成为人们关注的问题，烟气中的NO_x必须脱除(即脱硝)后才能排放。
（1）已知：CH₄(g)＋2O₂(g)===CO₂(g)＋2H₂O（1）  ΔH＝－890.3 kJ·mol^－1
N₂(g)＋O₂(g)==="2NO(g)"  ΔH＝＋180 kJ·mol^－1
CH₄可用于脱硝，其热化学方程式为：CH₄(g)＋4NO(g)=CO₂(g)＋2N₂(g)＋2H₂O（1），ΔH＝________。
（2）C₂H₄也可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中Cu^2＋负载量对NO去除率的影响，控制其它条件一定，实验结果如图1所示。为达到最高的NO去除率，应选择的反应温度和Cu^2＋负载量分别是___________________________。

（3）臭氧也可用于烟气脱硝。
①O₃氧化NO 结合水洗可产生HNO₃和O₂，该反应的化学方程式为______________。
②一种臭氧发生装置原理如图2所示。阳极(惰性电极)的电极反应式为___________。
（4）如图3是一种用NH₃脱除烟气中NO的原理。

①该脱硝原理中，NO最终转化为________(填化学式)和H₂O。
②当消耗2molNH₃和0.5molO₂时，除去的NO在标准状况下的体积为_____________。
（5）NO直接催化分解(生成N₂与O₂)也是一种脱硝途径。在不同条件下，NO的分解产物不同。在高压下，NO在40 ℃下分解生成两种化合物，体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图4所示。写出Y和Z的化学式： _____________________________。

在体积均为1．0L的两个恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1molCO₂和0.2molCO₂，在不同温度下反应CO₂(g)＋C(s)2CO(g)达到平衡，平衡时CO₂的物质的量浓度c(CO₂)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是（   ）

A．反应CO2(g)＋c(s)2CO(g) △S>0、△H<0

B．体系的总压强P总：P总(状态Ⅱ)>2P总（状态Ⅰ）

C．体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ) >2c(CO，状态Ⅲ)

D．逆反应速率V逆：V逆（状态Ⅰ）>V逆（状态Ⅲ)

运用化学反应原理研究部分单质及其化合物的反应有重要意义。
（1）氨是氮循环过程中的重要物质，是氮肥工业的重要原料。氨的合成目前普遍使用的人工固氮方法：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)。请回答：
①已知：H-H键能为436kJ/mol，N   N键能为945kJ/mol，N一H键能为391kJ/mol．由键能计算消耗1molN₂时的△H=_________。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”）；
②如图中：当温度由T₁变化到T₂时，K_A______K_B（填“＞”、“＜”或“=”）。
（2）氨气溶于水得到氨水。NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃，25℃时，将amolNH₄NO₃溶于水，溶液显酸性，原因是___________（用离子方程式表示），向该溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将__________（填“正向”、“不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的浓度为________mol/L（用含a、b的代数式表示），（NH₃·H₂O的电离平衡常数取K_b=2×10^-5mol/L）
（3）硫酸生产中，SO₂催化氧化生成SO₃：SO₂(g)+1/2O₂(g)SO₃(g)△H＜0，是工业上生产硫酸的关键步骤。
①在某温度时，该反应的平衡常数K=0.75，若在此温度下，向100L的恒容密闭容器中，充入3mol SO₂、4mol O₂和4mol SO₃，则反应开始时正反应速率________逆反应速率（填“＜”、“＞”或“=”）。
②在①中的反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO₂(g)平衡浓度比原来减小的是________。
a．保持温度和容器体积不变，充入1.0mol SO₃(g)
b．保持温度和容器内压强不变，充入2.0mol He
c．降低温度
d．在其他条件不变时，减小容器的容积
③由硫酸可制得硫酸盐．在一定温度下，向K₂SO₄溶液中滴加Na₂CO₃溶液和BaCl₂溶液，当两种 沉淀共存时，＝_________。
[已知该温度时，Ksp(BaSO₄)=1.3×10^-10，Ksp(BaCO₃)=5.2×10^-9]