高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能量综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生成水煤气，而当前比较流行的液化方法用煤生成CH₃OH。
（1）已知：CO₂(g)+3H₂(g)=CH₃OH(g)+H₂O(g)  △H₁
2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)   △H₂
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)    △H₃
则反应CO(g) +2H₂(g)=CH₃OH(g) 的△H=_______。
（2）如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①T₁和T₂温度下平衡常数大小关系是K₁____K₂（填“>”“<”或“=”）。
②由CO合成甲醇时，CO在250℃、300℃、350℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示，则曲线c所表示的温度为______℃，实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是______。

③以下有关该反应的说法正确的是_________（填序号）。
A．恒温、恒容条件下同，若容器内的压强不发生变化，则可逆反应达到平衡
B．一定条件下，H₂的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时，可逆反应达到平衡
C．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH₃OH的产率
D．某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)=0.2mol/L，则CO的转化率为80%
（3）一定温度下，向2L固定体积的密闭容器中加入1molCH₃OH，发生反应：CH₃OH(g) CO(g) +2H₂(g)，H₂的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

0～2min内的平均反应速率v(CH₃OH)= ____________；该温度下，CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)的平衡常数K=____________；相同温度下，若开始加入CH₃OH(g)的物质的量是原来的2倍，则_____ 是原来的2倍．
A．平衡常数      B．CH₃OH的平衡浓度     C．达到平衡的时间   D．平衡时气体的密度

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，工业上以天然气为原料合成氨。其生产
工艺如下：造气阶段→转化阶段→分离净化→合成阶段
（1）造气阶段的反应为：CH₄（g）＋H₂O（g） CO（g）＋3H₂（g）   ΔH＝＋206.1 kJ/mol
①在一个密闭容器中进行上述反应， 测得CH₄的物质的量浓度随反应时间的变化如下图1所示，10min时，改变的外界条件可能是                 。
②如图2所示，在初始容积相等的甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH₄和H₂O。在相同温度下发生反应，并维持反应过程中温度不变。则达到平衡时，两容器中CH₄的转化率大小关系为：α_甲（CH₄）
             α_乙（CH₄）

（2）转化阶段发生的可逆反应为：CO（g）＋H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g），在一定温度下，反应的平衡常数为K＝1。某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表：

CO	H2O	CO2	H2
0.5 mol	8.5 mol	2.0 mol	2.0 mol

此时反应中正、逆反应速率的关系式是             （填序号）。
a．v（正）＞v（逆）      b．v（正）＜v（逆）         c．v（正）＝v（逆）     d．无法判断
（3）合成氨反应为：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）  ∆H=－92.4kJ/mol，根据勒夏特列原理，简述提高合成氨原料转化率的一种方法                          。
（4）工业合成氨的热化学方程式为N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）   ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1。在某压强恒定的密闭容器中加入2mol N₂和4mol H₂，达到平衡时，N₂的转化率为50%，体积变为10 L。求：
①该条件下的平衡常数为_________；
②若向该容器中加入a mol N₂、b mol H₂、c mol NH₃，且a、b、c 均大于0，在相同条件下达到平衡时，混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同。反应放出的热量__________（填“>”“<”或“＝”）92.4 kJ。
③在一定温度下，在一个容积不变的密闭容器中，发生合成氨反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是____________
a．v（N₂）=3v（NH₃）
b．混合气体的密度不随时间改变
c．混合气体的平均相对分子质量不随时间改变
d．容器中的压强不随时间改变
e．c（N₂）=c（NH₃）

碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。

（1）在一恒温、恒容密闭容器中发生反应：Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)₄（g），△H＜0；
利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。下列说法正确的是_______（填字母编号）。

A．增加Ni的量可提高CO的转化率，Ni的转化率降低

B．缩小容器容积，平衡右移，△H减小

C．反应达到平衡后，充入CO再次达到平衡时，CO的体积分数降低

D．当4v正[Ni(CO)4]=v正(CO)时或容器中混合气体密度不变时，都可说明反应已达化学平衡状态

（2）CO与镍反应会造成含镍催化剂的中毒．为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO₂将CO氧化，二氧化硫转化为单质硫．
已知：CO(g)+ 1/2O₂(g)=CO₂(g) △H=-Q₁ kJ•mol^-1
S(s) +O₂(g) =SO₂(g) △H=-Q₂ kJ•mol^-1
则SO₂(g) +2CO(g) ="S(s)" +2CO₂(g) △H=________________；
（3）对于反应：2NO（g）+O₂═2NO₂（g），向某容器中充入10mol的NO和10mol的O₂，在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（P₁、P₂）下随温度变化的曲线（如图1）．
①比较P₁、P₂的大小关系_______________；
②700℃时，在压强为P₂时，假设容器为1L，则在该条件平衡常数的数值为_______(最简分数形式)；
（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理如图2所示．该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为_______________；若该燃料电池使用一段时间后，共收集到20mol Y，则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为________L。

车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5 L密闭容器中加入NO和活性炭（假设无杂质），一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T₁和T₂时，测得各物质平衡时物质的量（n/mol）如下表：

物质          T/℃	活性炭	NO	E	F
初始	3.000	0.10	0	0
T1	2.960	0.020	0.040	0.040
T2	2.975	0.050	0.025	0.025

（1）写出NO与活性炭反应的化学方程式                    ；
（2）计算上述反应T₁℃时的平衡常数K₁=           ；
（3）上述反应T₁℃时达到化学平衡后再通入0.1molNO气体，则达到新化学平衡时NO的转化率为        ；
（4）右图为在T₁℃达到平衡后在t₂、t₃、t₄、t₅时改变某一个反应条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且所改变的条件均不同。已知t₃-t₄阶段为使用催化剂。请判断该反应△H         0（填“＞”或“＜”）。

CO₂和CH₄是两种重要的温窒气体，通过CH₄和CO₂反应制造更高价值的化学品是目前的研究方向。
（1）已知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁="a" kJ•mol^-1
CO（g）+H₂O （g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₂="b" kJ•mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₃="c" kJ•mol^-1
反应CO₂（g）+CH₄（g）2CO（g）+2H₂（g） 的△H=_________；
（2）在一密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol/L的CH₄与CO₂，在一定条件下发生上述反应，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如下图。

①判断该反应的△H________0（填“＞”“＜”或“=”）
②压强P₁、P₂、P₃、P₄由大到小的顺序为________________
③1100℃该反应的平衡常数为_________（保留小数点后一位）
④在不改变反应物用量的前提下，采取合理措施将Y点平衡体系转化为X点，在转化过程中，下列变化正确的是________（填序号）
a．v(正)一直增大   b．v(逆)一直增大
c．v(正)先减小后增大  d．v(逆)先减小后增大
（3）以Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化为乙酸。
①该反应的化学方程式为____________________
②将Cu₂Al₂O₄溶解在稀硝酸中的化学方程式为____________________
(4)以CO₂为原料可以合成多种物质。
①利用FeO吸收CO₂的化学方程式为：6 FeO+CO₂=2Fe₃O₄+C，则反应中每生成1 mol Fe₃O₄，转移电子的物质的量为_______mol。
②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，在铜电极上CO₂可转化为CH₄，另一电极石墨连接电源的_____极，则该电解反应的总化学方程式为____________________。

目前正在研究和已经使用的储氢合金有镁系合金、稀土系合金等。
（1）工业上用电解熔融的无水氯化镁获得镁。其中氯化镁晶体脱水是关键工艺之一，一种氯化镁晶体脱水的方法是：先将MgCl₂·6H₂O转化为MgCl₂·NH₄C1·nNH₃（铵镁复盐），然后在700℃脱氨得到无水氯化镁，脱氨反应的化学方程式为 ____________。
（2）储氢材料Mg(AlH₄)₂在110～200℃的反应为：Mg(AlH₄)₂＝MgH₂+2Al+3H₂↑。生成2．7gAl时，产生的H₂在标准状况下的体积为______________L。
（3）采用球磨法制备Al与LiBH₄的复合材料，并对Al－LiBH₄体系与水反应产氢的特性进行下列研究：
①下图为25℃水浴时每克不同配比的Al－LiBH₄复合材料与水反应产生H₂体积随时间变化关系图。由下图可知，下列说法正确的是_______________(填字母)。

a．25℃时，纯铝与水不反应
b．25℃时，纯LiBH₄与水反应产生氢气
c．25℃时，Al－LiBH₄复合材料中LiBH₄含量越高，1000s内产生氢气的体积越大
②下图为25℃和75℃时，Al－LiBH₄复合材料[w(LiBH₄)=25%]与水反应一定时间后产物的X－射线衍射图谱（X－射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。

从图中可知，25℃时Al－LiBH₄复合材料中与水完全反应的物质是______________(填化学式)。
（4）储氢还可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：

①某温度下，向恒容密闭容器中加入环己烷，起始浓度为a mol·L^-1，平衡时苯的浓度为b mol·L^-1，该反应的平衡常数K＝_______________。
②一定条件下，下图装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。生成目标产物的电极反应式为_______________。

在体积为2L的密闭容器中进行下列反应：C(g)+CO₂(g)2CO(g)；△H＝Q kJ·mol^-1。下图为CO₂、CO的物质的量随时间t的变化关系图。下列说法不正确的是（    ）

A．CO在2－3min和4－5min时平均速率相等

B．当固焦炭的质量不发生变化时，说明反应已达平衡状态

C．5min时再充入一定量的CO，n(CO)、n(CO2)的变化可分别由c、b曲线表示

D．3min时温度由T1升高到T2，重新平衡时K(T2)小于K(T1)

葡萄酒中抗氧化剂的残留量是以游离SO₂的含量计算，我国国家标准（GB2760－2014）规定葡萄酒中SO₂的残留量≤0.25g/L。某兴趣小组设计实验方案对葡萄酒中SO₂进行测定。
Ⅰ.定性实验方案如下：
（1）将SO₂通入水中形成SO₂ ─饱和H₂SO₃溶液体系，此体系中存在多个含硫元素的平衡，分别用平衡方程式表示为_______________。
（2）利用SO₂的漂白性检测干白葡萄酒（液体为无色）中的SO₂或H₂SO₃。设计如下实验：

实验结论：干白葡萄酒不能使品红溶液褪色，原因为：_________________________。
Ⅱ.定量实验方案如下（部分装置和操作略）：

（3）仪器A的名称是________________。
（4）A中加入100.0mL葡萄酒和适量盐酸，加热使SO₂全部逸出并与B中H₂O₂完全反应，其化学方程式为______________。
（5）除去B中过量的H₂O₂，然后再用NaOH标准溶液进行滴定， 除去H₂O₂的方法是__________。
（6）步骤X滴定至终点时，消耗NaOH溶液25.00mL，该葡萄酒中SO₂的含量为__________g/L。该测定结果比实际值偏高，分析原因________________________。

汽车尾气作为空气污染的主要来源之一，其中含有大量的有害物质，包括CO、NO_x、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等。对汽车尾气的治理使环境工作者面临了巨大的挑战。试回答下列问题：
（1）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
则由CH₄将NO₂完成还原成N₂，生成CO₂和水蒸气的热化学方程式是____________________；
（2）NO_x也可被NaOH溶液吸收而生成NaNO₃、NaNO₂，已知某温度下，HNO₂的电离常数K_a=9.7×10^-4mol•L^-1，NO₂^-的水解常数为K_h=8.0×10^-10mol•L^-1，则该温度下水的离子积常数=______（用含Ka、Kh的代数式表示），此时溶液的温度______25℃（“＞”、“＜”、“=”）。
（3）化工上利用CO合成甲醇，反应的热化学方程式为：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）△H=-90.8KJ•mol^-1。不同温度下，CO的平衡转化率如右图所示：图中T₁、T₂、T₃的高低顺序是________，理由是______。

（4）化工上还可以利用CH₃OH生成CH₃OCH₃。在体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)。

容器编号	温度（℃）	起始物质的量（mol）	平衡物质的量（mol）
CH3OH	CH3OCH3	H2O
Ⅰ	387	0.20	0.080	0．080
Ⅱ	207	0.20	0.090	0.090

该反应的正反应为________反应（填“吸热”、“放热”），若起始是向容器Ⅰ中充入CH₃OH0.15mol、CH₃OCH₃0.15mol和H₂O0.10mol，则反应将向_____方向进行（填“正”、“逆”）。
（5）CH₃OH燃料电池在便携式通讯设备、汽车等领域有着广泛的应用。已知电池工作时的总反应方程式为：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，电池工作时的示意图如右图所示：

质子穿过交换膜移向_____电极区（填“M”、“N”），负极的电极反应式为________。

研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
（1）已知拆开1 mol H₂、1 mol O₂和液态水中1 mol O—H键使之成为气态原子所需的能量分别为436 kJ、496 kJ和462 kJ；CH₃OH(g)的燃烧热为627 kJ·mol^－1。
则CO₂(g)＋3H₂(g)＝CH₃OH(g)＋H₂O(l) ∆H＝         kJ·mol^－1
（2）将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：
2CO₂(g)＋6H₂(g)CH₃OCH₃(g)＋3H₂O(l)
①该反应平衡常数表达式K＝          。
②已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率如图所示。该反应的∆H          0，(填“＞”或“＜”)。若温度不变，减小反应投料比[n(H₂)/n(CO₂)]，则K将         (填“增大”、“减小”或“不变”)。

③某温度下，向体积一定的密闭容器中通入CO₂(g)与H₂(g)发生上述反应，当下列物理量不再发生变化时，能表明上述可逆反应达到化学平衡的是          。

A．二氧化碳的浓度	B．容器中的压强
C．气体的密度	D．CH3OCH3与H2O的物质的量之比

（3）向澄清的石灰水中通入CO₂至溶液中的Ca^2＋刚好完全沉淀时，则溶液中c(CO₃^{2 －})＝          。[已知：K_sp(CaCO₃)=2.8×10^－9]
（4）以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料的燃料电池为电源，以石墨为电极电解500 mL滴有酚酞的NaCl溶液，装置如图所示：请写出电解过程中Y 电极附近观察到的现象                    ；当燃料电池消耗2.8L O₂(标准状况下)时，计算此时：NaCl溶液的pH=               (假设溶液的体积不变，气体全部从溶液中逸出)。

“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]