高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO₂含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO₂生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，如下图1表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol^－1)的变化。
（1）关于该反应的下列说法中，正确的是          。(填字母)
A．△H>0，△S>0        B．△H>0，△S<0   
C．△H<0，△S<0        D．△H<0，△S>0

（2）容积一定，下列情况不能说明该反应一定达到平衡的是                                    。
A．混合气体的平均平均相对分子质量不变
B．混合气体的压强不变
C．单位时间内生成3mol H—H键，同时生成2 mol H—O键
D．混合气体中c (CO₂) : c (H₂) =" 1" : 3
（3）温度降低，平衡常数K            (填“增大”、“不变”或“减小”)。
（4）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，测得CO₂和CH₃OH (g)的浓度随时间变化如图2所示。从反应开始到平衡，用H₂浓度变化表示的平均反应速率v(H₂)为              mol·L^－1·min^－1, CO₂和H₂的转化率比是         :
（5）下列措施中能使（4）题中n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的   有           。(填字母)
A．升高温度            
B．加入催化剂         
C．将H₂O(g)从体系中分离
D．充入He(g)，使体系总压强增大          
E.再充入1molCO₂和3molH₂
（6）若在另一个密闭容器中充入1molCO₂和3molH₂，保持压强不变,并使初始体积与题中容器体积相等，且在相同的温度下进行反应，达到平衡时该容器中的CO₂的体积百分数________（4）题中的CO₂的体积百分数。(“>”或“<”或“=”，下同)

(14分)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有：

（1）用CH₄和0₂直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为                     。
（2）某温度下，向4 L恒容密闭容器中通人6 mol C0₂和6mol CH₄，发生反应(i)，平衡体系中各组分的体积分数均为，则此温度下该反应的平衡常数K=       ，CH₄的转化率为                 。
（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：
，科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是   (填“3．5× 10⁶ Pa”“4．O×10⁶ Pa”或“5.0× 10⁶ Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是                           。
（4）直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示：

①通入a气体的电极是电池的   (填“正”或“负”)极，其电极反应式为    .
②常温下，用此电池以惰性电极电解O．5 L饱和食盐水(足量)，若两极共生成气体1．12 L(已折算为标准状况下的体积)，则电解后溶液的pH为   (忽略溶液的体积变化)。

Ⅰ、工业上用含有Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的废水回收铬。其工艺流程如下：

已知：①2 CrO₄^2-（黄色）+2H⁺ Cr₂O₇^2-（橙色）+ H₂O;
②常温下，Ksp【Fe（OH）₃】=1.0×10^-38，Ksp【Cr（OH）₃】=1.0×10^-32；
③当离子浓度小于1.0×10^-5mol·L^-1时，认为沉淀完全。
（1）下列选项中能说明反应2 CrO₄^2-（黄色）+2H⁺ Cr₂O₇^2-（橙色）+ H₂O达平衡状态的是_______(填选项字母)。

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

D．溶液的PH不变

（2）为防止FeSO₄溶液变质，在保存时需加入的试剂为               (填试剂名称)
（3）过滤操作中需要用到的玻璃仪器有             
（4）FeSO₄溶液与溶液A发生反应的离子方程式为             
（5）沉淀C的化学式为                     ，pH₂的范围为             
Ⅱ、铝电池性能优越，铝一空气电池以其环保、安全而受到越来越多的关注，其原理如图所示。

（6）该电池的总反应化学方程式为              ；
（7）某铝一空气电池的效率为50%，若用其作电源电解500mL的饱和NaCl溶液，电解结束后，所得溶液（假设溶液电解前后体积不变）中NaOH的浓度为0.3 mol·L^－1，则该过程中消耗铝的质量为              。

（NH₃经一系列反应可以得到HNO₃，如下图所示。

（1）I中，NH₃和O₂在催化剂作用下反应，其化学方程式是_____________________。
（2）II中，2NO（g）+O₂2NO₂(g)。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）下温度变化的曲线（如图）。

①比较P₁、P₂的大小关系：________________。
②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是________________。
（3）III中，将NO₂（）转化为N₂O₄（），再制备浓硝酸。
①已知：2NO₂（）N₂O₄（）△H₁
2NO₂（）N₂O₄（） △H₂
下列能量变化示意图中，正确的是（选填字母）_______________。

②N₂O₄与O₂、H₂O化合的化学方程式是_________________。
（4）IV中，电解NO制备NH₄NO₃，其工作原理如图所示，其阳极电极反应式为_____________，为使电解产物全部转化为NH₄NO₃，需补充物质A，A是_____________，说明理由：________________。

二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放。
（1）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 molCO₂和3mol H₂，发生的反应为：CO₂(g)＋3H₂(g)  ⇌CH₃OH(g)＋H₂O(g)，△H＝－a kJ·mol^－1（a＞0）， 测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是________。（选填编号）
A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
B．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4molH₂O
D．该体系中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1:1，且保持不变
②计算该温度下此反应的平衡常数K＝_________。（保留两位有效数字）。若改变条件        （填选项），可使K＝1。
A．增大压强  
B．增大反应物浓度  
C．降低温度
D．升高温度  
E．加入催化剂
（2）某甲醇燃料电池原理如图1所示。

①M区发生反应的电极反应式为_______________________________。
②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），则该电解的总反应离子方程式为：                                     。假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为______________（忽略溶液体积变化）。
（3）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：
已知：CO₂(g)＋3H₂(g)  ⇌  CH₃OH(g)＋H₂O(g)      △H＝－a kJ·mol^－1；
CH₃OH(g)＝CH₃OH(l)                  △H＝－b kJ·mol^－1；
2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(g)                △H＝－c kJ·mol^－1；
H₂O(g)＝H₂O(l)                       △H＝－d kJ·mol^－1，
则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：_____________________________

(14分)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有：

(1)用CH₄和0₂直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为                     。
(2)某温度下，向4 L恒容密闭容器中通人6 mol C0₂和6mol CH₄，发生反应(i)，平衡体系中各组分的体积分数均为，则此温度下该反应的平衡常数K=       ，CH₄的转化率为                 。
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：
，科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是    (填“3．5× 10⁶ Pa” “4．O×10⁶ Pa”或“5.0× 10⁶ Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是                              。
(4)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示：

①通入a气体的电极是电池的        (填“正”或“负”)极，其电极反应式为    .
②常温下，用此电池以惰性电极电解O．5 L饱和食盐水(足量)，若两极共生成气体1．12 L(已折算为标准状况下的体积)，则电解后溶液的pH为   (忽略溶液的体积变化)。

实现反应CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)，△H₀，对减少温室气体排放和减缓燃料危机具有重要意义。
（1）已知：① 2CO(g)+O₂(g)＝2CO₂(g)        △H₁＝－566 kJ·mol^－1
② 2H₂(g)+O₂(g)＝2H₂O(g)        △H₂＝－484 kJ·mol^－1
③ CH₄(g)+2O₂(g)＝CO₂(g)+2H₂O(g)   △H₃＝－802 kJ·mol^－1
则△H₀＝      kJ·mol^－1
（2）在密闭容器中，通入2.5mol的CH₄与2.5mol CO₂，一定条件下发生反应：CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)，测得CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图。

据图可知，p₁、p₂、 p₃、p₄由大到小的顺序            。
（3）CO和H₂还可以通过反应C(s)+H₂O(g)CO(g)+H₂ (g) 制取。
① 在恒温恒容下，若从反应物出发建立平衡，已达到平衡的是

A．体系压强不再变化	B．CO与H2的物质的量之比为1:1
C．混合气体的密度保持不变	D．每消耗1mol H2O(g)的同时生成1mol H2

② 恒温下，在2L的密闭容器中同时投入四种物质，10min时达到平衡，测得容器中有1mol H₂O(g)、1mol CO(g)、2molH₂(g)和2molC(s)，反应的平衡常数K=           。
若此时增大压强，平衡将向       (填“正”、“逆”)反应方向移动，t₁min时达到新的平衡。
③ 请画出增大压强后10min～t₁min时容器中H₂物质的量n随时间变化的曲线图。

【化学——选修2：化学与技术】
I、污水经过一级、二级处理后，还含有少量Cu²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺等重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀。下列物质不能作为沉淀剂的是（  ）

A．氨水

B．硫化氢气体

C．硫酸钠溶液

D．纯碱溶液

II、合成氨的流程示意图如下：

回答下列问题：
（1）工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是                  ，                    ；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式                                    ；
（2）设备A中含有电加热器、触煤和热交换器，设备A的名称               ，其中发生的化学反应方程式为                                     ；
（3）设备B的名称              ，其中m和n是两个通水口，入水口是    （填“m”或“n”）。不宜从相反方向通水的原因                                          ；
（4）设备C的作用                                     ；
（5）在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：CO(g)+H₂O(g)CO₂ (g)+ H₂ (g)，已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627，若要使CO的转化超过90%，则起始物中c(H₂O)：c(CO)不低于         。

甲醇是一种可再生能源，又是一种重要的化工原料，具有开发和应用的广阔前景。工业上可用如下方法合成甲醇：

方法一	CO(g) +2H2(g) CH3OH(g)
方法二	CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) H2O(g)

（1）已知：① 2CH₃OH(l) + 3O₂(g) 2CO₂(g) + 4H₂O(g)  △H=－1275.6 kJ•mol^-1
② 2CO(g) + O₂(g) 2CO₂(g)  △H=－566.0 kJ•mol^-1
③ H₂O(l) = H₂O(g)  △H =" +" 44.0 kJ•mol^-1
则甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学反应方程式为             。
（2）方法一生产甲醇是目前工业上常用的方法。在一定温度下，向2L密闭容器中充入1molCO和2molH₂，发生上述反应，5分钟反应达平衡，此时CO的转化率为80%。请回答下列问题：
①前5分钟内甲醇的平均反应速率为            ；已知该反应在低温下能自发进行，则反应的
△H为      （填“＞”、“＜”或 “=”）0。
②在该温度下反应的平衡常数K=         。
③某时刻向该平衡体系中加入CO、H₂、CH₃OH各0.2mol后，将使ν_正             ν_逆（填“>”“=”“<”）。
（3）全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如下图所示。

①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为                。
②充电过程中，右槽溶液颜色变化是                        。
③若用甲醇燃料电池作为电源对其充电时，若消耗甲醇4.8g时，电路中转移的电量的为        （法拉第常数F=9.65×l0⁴C · mol^-1)。

(15分)CO和NO是汽车尾气的主要污染物。消除汽车尾气的反应式之一为：
2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)。请回答下列问题：
（1）已知：N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)   △H= +180.5kJ/mol   ①
C(s)+O₂(g)=CO₂(g)          △H= -393.5kJ/mol   ②
2C(s)+O₂=2CO(g)           △H= -221kJ/mol   ③
则2NO(g) + 2CO(g)N₂(g) + 2CO₂(g)△H=               。
（2）-定温度下，在一体积为VL的密闭容器中充人一定量的NO和CO时，反应进行到t时刻时达到平衡状态，此时n(CO)=amol、n(NO)=2amol、n(N₂)=bmol，且N₂占平衡混合气体总体积的1/4。
①该反应的平衡常数K=       （用只含a、V的式子表示）。
②判断该反应达到平衡的标志是____（填序号）
A．v(CO₂)_生成=v(CO)_消耗
B．混合气体的平均相对分子质量不再改变
C．混合气体的密度不再改变
D．NO、CO、N₂、CO₂的物质的量浓度均不再变化
（3）在一定温度下，将2.0molNO、2.4molCO通入固定容积2L的密闭中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示，则：

①有害气体NO的转化率是         ，0～15minCO₂的平均反应速率v(CO₂)=____。
②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件是    （填序号）。
A．增加CO的量         B．加入催化剂
C．降低温度            D．扩大容积体积
（4）通过NO_x传感器可监测NO_x的含量，其工作原理如图所示，

则：
①Pt电极上发生的是   反应（填“氧化”或“还原”）；
②NiO电极上的电极反应式为        。

Ⅰ.A、B、C、D、E为五种常见的短周期元素，常温下，A、B可形成B₂A₂和B₂A两种液态化合物，B与D可组成分子X，X水溶液呈碱性，C元素的焰色反应呈黄色，E与C同周期，且E的最高价氧化物的水化物呈两性。试回答：
（1）D元素在周期表中的位置为                         ;
（2）由A、D、E三种元素形成的盐的水溶液呈酸性，用离子方程式解释其原因      ；
（3）用A单质和B单质可制取气体燃料电池，该电池用多孔的惰性电极浸入浓KOH溶液，两极分别通入A单质和B单质。写出该电池负极的电极反应式：          。
Ⅱ.将20mLpH=2的NaHSO₄溶液逐滴加入到20mL 0.1mol·L^－1Na₂CO₃溶液中，向此反应后的溶液中滴加0.001 mol·L^－1BaCl₂溶液，首先析出的沉淀是                    。[K_SP（BaSO₄）=1.1×10^-10mol²·L^-2；K_SP（BaCO₃）=5.1×10^-9mol²·L^-2]
Ⅲ.某温度下在容积固定的密闭容器中，下列反应达到平衡：M(g)+H₂O(g)N(g)+H₂(g)

n(M):n(H2O)	M转化率	H2O转化率
1：1	0.5	0.5
1：2	0.67	0.33
1：3	0.75	0.25

①该反应的平衡常数为_____。该温度下，向容器中充入1molM、3mol H₂O、2mol N、1.5molH₂，则起始时该反应速率V正____V逆（填“>”、“<”或“=”）
②结合表中数据判断下列说法中正确的是                 。
A．增加H₂O（g）的量，M的转化率升高而H₂O（g）的转化率降低
B．若M与H₂O（g）的转化率相同时，二者的初始投入量一定相同
C．M和H₂O（g）初始物质的量之比等于二者转化率之比
D．当M与H₂O（g）物质的之比为1：4时，M的转化率为0.85

【化学——选修：化学反应原理；必做题】
为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量．有效控制空气中氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物显得尤为重要。
（1）在汽车排气管内安装催化转化器，可将汽车尾气中主要污染物转化为无毒的大气循环物质。
已知：①N₂（g）＋O₂（g）＝2NO（g）△H₁＝＋180．5kJ/mol
②C和CO的燃烧热（△H）分别为－393．5kJ·mol^－1和－283kJ·mol^－1。
则2NO（g）＋2CO（g）＝N₂（g）＋2CO₂（g）的△H＝______________kJ·mol^－1
（2）将0．20 molNO和0．10 molCO充入一个容积为1L的密闭容器中，反应过程中物质浓度变化如图所示。

①0－9min内的平均反应速率v（N₂）＝_____mol· L^－1·min^－1（保留两位有效数字）；第12 min时改变的反应条件可能为______________。

A．升高温度

B．加入NO

C．加催化剂

D．降低温度

②该反应在第24 min时达到平衡状态，CO₂的体积分数为__________（保留三位有效数字），化学平衡常数K＝___________（保留两位有效数字）。
（3）烟气中的SO₂可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，该溶液中c（Na^＋）＝____________（用含硫微粒浓度的代数式表示）。
（4）通过人工光合作用能将水与燃煤产生的CO₂转化成HCOOH和O₂．已知常温下0．1 mol·L^－1的HCOONa溶液pH＝10，则HCOOH的电离常数K_a＝___________。

节能减排是当下环境保护的重点。
（1）将CO和气态水通入一个体积固定的密闭容器中，在一定条件下发生如下可逆反应：
CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g），△H<0
800℃，在2L恒容密闭容器中，起始时按照下表数据进行投料，达到平衡状态，K＝1.0。

①从起始经过5 min达到化学平衡时，用生成物CO₂表示该反应的反应速率v（CO₂）=      ；平衡时，容器中CO的转化率为               。
②下图表示上述反应在t_l时刻达到平衡，在t₂时刻因改变某个条件而发生变化的情况。则t₂时刻发生改变的条件可能是         。（写出一条）
 
(2)汽车尾气中的一氧化碳是大气污染物，可通过反应：
CO(g)+l/2O₂(g)CO₂(g)降低其浓度。
①某温度下，在两个容器中进行上述反应，容器中各物质的起始浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请在表中的空格处填写“>"“<”或“="。

②相同温度下，某汽车尾气中CO、CO₂的浓度分别为l.0×10^－5mol/L和1.0×l0^-4mol/L。若在汽车的排气管上增加一个补燃器，不断补充O₂并使其浓度保持为1．0×l0^-4mol/L，则最终尾气中CO的浓度为      mol/L（请保留两位有效数字）。
（3）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其K_Sp=2．8×l0^-9。现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为2×l0^-4mol／L，则生成CaCO₃沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为           mol/L。

根据下列有关图象，说法正确的是

A．由图Ⅰ知，反应在T1、T3处达到平衡，且该反应的△H＜0

B．由图Ⅱ知，反应在t6时，NH3体积分数最大

C．由图Ⅱ知，t3时采取降低反应温度的措施

D．图Ⅲ在10L容器、850℃时反应，由图知，到4min时，反应放出51.6kJ的热量

汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：
（1）2NO(g)+2CO(g)≒2CO₂(g)+N₂(g) △H=-746.5KJ/mol   (条件为使用催化剂)
已知：
2C (s)+O₂(g)≒2CO(g)   △H=-221.0KJ/mol
C (s)+O₂(g)≒CO₂(g)   △H=-393.5KJ/mol
则N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=        kJ·mol^-1。
（2）T℃下，在一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表

时间/s	0	1	2	3	4	5
C(NO)10^-4  mol/L	10.0	4.50	C1	1.50	1.00	1.00
C(CO)10^-3  mol/L	3.60	3.05	C2	2.75	2.70	2.70

①c₁合理的数值为      。（填字母标号）
A．4.20         B．4.00         C．3.50         D．2.50
②前2s内的平均反应速率v（CO₂）=        。
③不能作为判断该反应达到平衡状态的标志是           。（填字母标号）
a．
b．容器中混合气体的密度保持不变
c．容器中气体的压强不变
d．CO₂的体积分数不变
（3）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。根据下表设计的实验测得混合气体中NO的浓度随时间t变化的趋势如下图所示：

实验 编号	T/^oC	NO初始浓 度/10^－3mol·L^－1	CO初始浓 度/10^－3mol·L^－1	催化剂的比 表面积/m^2·g^－1
①	350	1．20	5．80	124
②	280	1．20	5．80	124
③	280	1．20	5．80	82

则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的实验编号依次为              。
（4）已知：CO通入新制的银氨溶液中可生成银镜，同时释放一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。某温度下，向1L密闭容器中充入1molNO和1molCO，反应达到平衡后，将平衡混合气体通入足量新制的银氨溶液中，生成43．2g Ag，则该温度下，反应2NO(g)+2CO(g)≒2CO₂(g)+N₂(g)(条件为使用催化剂)的化学平衡常数K=              。
（5）CO可作燃料电池的燃气。用Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融盐混合物做电解质，空气与CO₂的混合气为正极助燃气，制得650^oC下工作的燃料电池。该电池总反应方程式为2CO+O₂=2CO₂则负极反应式为                                  。