高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

近年来雾霾天气在秋冬季节经常肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO (g)2CO₂ (g) +N₂ (g)
在某密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如图所示。

据此判断：
①该反应的平衡常数表达式为   。
②该反应的ΔH   0（选填“＞”、“＜”）。
③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S₁＞S₂，在右图中画出c(CO₂)在T₂、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。
CH₄(g)＋2NO₂(g) = N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) =－867kJ·mol^－1
2NO₂(g)  N₂O₄(g)                    =－56．9kJ·mol^－1
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(g)的热化学方程式   。
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。右图是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图。

写出上述光电转化过程的化学反应方程式   。催化剂a、b之间连接导线上电子流动方向是   (填a→b或b→a) 。

湿法炼锌的冶炼过程可用如图简略表示：

请回答下列问题：
（1）NH₃的空间构型是       ．氨气易液化，液氨常做制冷剂，氨气易液化的原因是             ．
（2）已知ZnO属于两性氧化物，写出ZnO与NaOH溶液反应的化学方程式：                ．
（3）上述电解过程中析出锌的电极反应式为                    ．
（4）产生的SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，部分产物可作为工业原料，其反应的离子方程式为             ．
（5）氨是最重要的化工产品之一。合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得:CH₄(g）+H₂O(g）CO(g）+3H₂(g）。有关化学反应的能量变化如下图所示,则CH₄(g）与H₂O(g）反应生成CO(g）和H₂(g）的热化学方程式为             ．
      
（6）CO对合成氨的催化剂有毒害作用，常用乙酸二氨合铜(Ⅰ）溶液来吸收原料气中CO，其反应原理为：[Cu(NH₃）₂CH₃COO](l）+CO(g）+NH₃(g）[Cu(NH₃）₃]CH₃COO·CO(l） △H＜0。吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，再生的适宜条件是  ________（填写选项编号）．
A．高温、高压         B．高温、低压
C．低温、低压         D．低温、高压
（7）用氨气制取尿素[CO(NH₂）₂]的反应为：2NH₃(g）+CO₂(g）CO(NH₂）₂(l）+H₂O(g） △H＜0，恒温恒容密闭容器中，下列依据能说明该反应达到平衡状态的是           ．
A、容器中气体密度不变    
B、容器中气体压强不变   
C、n(NH₃）:n(CO₂）=1:2
D、单位时间内消耗1molCO₂，同时消耗1molH₂O  
E、容器内温度保持不变
（8）某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，发生2NH₃(g）+CO₂(g）CO(NH₂）₂(l）+H₂O(g）反应，该反应进行到40 s时达到平衡，此时CO₂的转化率为50%。该温度下此反应平衡常数K的值为________．上图中的曲线表示该反应在前25 s内的反应进程中的NH₃浓度变化。若反应延续至70s，保持其它条件不变情况下，请在图中用实线画出使用催化剂时该反应从开始至平衡时的曲线。

应用化学学科知识，回答下列问题
（1）最近有科学家提出构想：把空气吹入饱和碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇。已知在常温常压下：
2CH₃OH(l)+3O₂(g) = 2CO₂(g)+4H₂O(g) △H = －1275.6 kJ/mol
2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)  △H = －566.0 kJ/mol
H₂O(g)=H₂O（1） △H = －44.0 kJ/mol
则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）水煤气经压缩升温后进入10m³甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应是：2H₂(g) + CO(g) CH₃OH(g) △H=" +" 181.6KJ/mol。此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中加入CO、H₂，反应到某时刻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

比较此时正、逆反应速率的大小：v正         v逆 （填“>”、“<”或“＝”)。
（3）已知A和B在一定条件下可建立如下平衡：2A(g)+B(g)2C(g)。在500℃时，分别将2 molA和1molB置于恒压容器Ⅰ和恒容容器Ⅱ中（两容器起始容积都为10L），充分反应。
①达到平衡所需时间是Ⅰ     Ⅱ（填“>”、“<”或“=”，下同）。达到平衡后，两容器中C的体积分数关系是Ⅰ     Ⅱ。
②平衡时，测得容器Ⅱ中的压强减小了30%，则该容器中A的转化率为         。

(18分)C、N、S是重要的非金属元素，按要求回答下列问题：
（1）烟道气中含有的CO和SO₂是重要的污染物，可在催化剂作用下将它们转化为S（s）和CO₂，此反应的热化学方程式为______________________________________。
已知：CO(g)+1/2O₂(g)=CO₂(g) △H=－283.0kJ·mol^－1；S(s)+O₂=SO₂(g)  △H=－296.0 kJ·mol^－1
（2）向甲、乙两个均为1L的密闭容器中，分别充入5mol SO₂和3mol O₂，发生反应：2 SO₂ (g)＋O₂ (g)2 SO₃ (g)  △H＜0。甲容器在温度为T₁的条件下反应，达到平衡时SO₃的物质的量为4.5mol；乙容器在温度为T₂的条件下反应，达到平衡时SO₃的物质的量为4.6mol。则T₁________T₂(填“＞”“＜”)，甲容器中反应的平衡常数K=___________。
（3）如图所示， A是恒容的密闭容器，B是一个体积可变的充气气囊。保持恒温，关闭K₂，分别将1 mol N₂和3mol H₂通过K₁、K₃充入A、B中，发生的反应为N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)，起始时A、B的体积相同均为a L。

①下列示意图正确，且既能说明A容器中反应达到平衡状态，又能说明B容器中反应达到平衡状态的是___。

②容器A中反应到达平衡时所需时间t s，达到平衡后容器的压强变为原来的5/6，则平均反应速率v(H₂)=____。
（4）将0.1mol氨气分别通入1L pH=1的盐酸、硫酸和醋酸溶液中，完全反应后三溶液中NH₄⁺离子浓度分别为c₁、c₂、c₃，则三者浓度大小的关系为_______ (用c₁、c₂、c₃和＞、＜、＝表示)。已知醋酸铵溶液呈中性，常温下CH₃COOH的Ka＝1×10^－5 mol·L^－1，则该温度下0.1 mol·L^－1的NH₄Cl溶液的pH为_________。

氯气在298 K、100 kPa时，在1 L水中可溶解0.09 mol，实验测得溶于水的Cl₂约有三分之一与水反应。请回答下列问题：
（1）该反应的化学方程式为________________________________________________；
（2）估算该反应的平衡常数________________________________(列式计算)；
（3）在上述平衡体系中加入少量NaCl固体，平衡将向________移动；
（4）如果增大氯气的压强，氯气在水中的溶解度将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)，平衡将向________移动。
（5）已知：H₂CO₃ HCO₃^－+ H⁺ Ka₁(H₂CO₃) = 4.45×10^－7  
HCO₃^－CO₃^2－+ H⁺  Ka₂(H₂CO₃) = 5.61×10^－11
HClO H⁺+ ClO^－    Ka(HClO) = 2.95×10^－8
请依据以上碳酸和次氯酸的电离平衡常数，写出在下列条件下所发生反应的离子方程式：
将少量的氯气通入到过量的碳酸钠溶液中____________________________________；
（6）下图是金属镁和卤素反应的能量变化图（反应物和产物均为298K时的稳定状态）。则下列选项中正确的是               。

A．MgI2中Mg^2+与I^-间的作用力小于MgF2中Mg^2+与F^-间的作用力

B．Mg与X2的反应是放热反应

C．化合物的热稳定性顺序为MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2

D．MgF2(s)＋Br2(l)===MgBr2(s)＋F2(g) ΔH＝＋600 kJ·mol^－ 1

依上图数据写出 MgBr₂(s)与 Cl₂(g)反应的热化学方程式                       。

(11分)已知某气体反应的平衡常数可表示为K=，该反应在不同温度下的平衡常数：400℃，K=32；500℃，K=44．
请回答下列问题：
（1）写出上述反应的化学方程式______________________________．
（2）该反应的正反应是__________反应（填“放热”或者“吸热”），
（3）已知在密闭容器中，测得某时刻各组分的浓度如下：

①此时系统温度400℃，比较正、逆反应速率的大小：v_正__________v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若以甲醇百分含量为纵坐标，以温度为横坐标，此时反应点在图象的位置是图中___________点．比较图中B、D两点所对应的正反应速率B__________D（填“＞”、“＜”或 “=”）．理由是__________．

（4）一定条件下要提高反应物的转化率，可以采用的措施是__________
a．升高温度  b．加入催化剂  c．压缩容器的体积
d．增加水蒸气的浓度  e．及时分离出产物

“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]

在3个2 L的密闭容器中，在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应：3H₂(g)+N₂(g) 2NH₃(g)。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有关数据如下：
下列说法不正确的是（  ）

A．容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v（H2）=0.3mol·L^-1·min^-1

B．2c1＜1.5

C．在该温度下甲容器中反应的平衡常数K＝

D．2ρ1=ρ2

运用化学反应原理研究氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义。
（1）硫酸生产过程中2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)，平衡混合体系中SO₃的百分含量和温度的关系如图所示，根据下图回答下列问题：

①2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)的△H______0（填“>”或“<”）。
②一定条件下，将SO₂与O₂以体积比2:1置于一体积不变的密闭容器中发生以上反应，能说明该反应已达到平衡的是___________（填字母编号）。
a．体系的密度不发生变化
b．SO₂与SO₃的体积比保持不变
c．体系中硫元素的质量百分含量不再变化
d．单位时间内转移4 mol 电子，同时消耗2 mol SO₃
e．容器内的气体分子总数不再变化
（2）一定的条件下，合成氨反应为：N₂(g)+3H₂(g） 2NH₃(g)。图1表示在此反应过程中的能量的变化，图2表示在2L的密闭容器中反应时N₂的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。

①该反应的平衡常数表达式为        ，升高温度，平衡常数        （填“增大”或“减小”或“不变”）。
②由图2信息，计算0~10min内该反应的平均速率v(H₂)=       ，从11min起其它条件不变，压缩容器的体积为1L，则n(N₂)的变化曲线为        (填“a”或“b”或“c”或“d”)。
③图3 a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N₂的转化率最高的是     点，温度T₁     T₂（填“>”或“=”或“<”）
（3）若将等物质的量的SO₂与NH₃溶于水充分反应，所得溶液呈        性，所得溶液中c（H⁺）－ c（OH^－）=       （填写表达式）（已知：H₂SO₃：Ka₁=1.7×10^－2，Ka₂=6.0×10^－8，NH₃·H₂O：K_b=1.8×10^－5）。

一定条件下，将a mol N₂与17 mol H₂的混合气体通入一固定体积为V L的密闭容器中，发生如下反应：
（1）若反应进行到t min时，n(N₂)="2" mol ,n(NH₃)="6" mol ,计算a的值；此时N₂的转化率是多少？
（2）在t min时，H₂的体积百分数是多少？    （要求简写解题过程）

工业常用燃料与水蒸气反应制备H₂和CO， 再用H₂和CO合成甲醇。
（1）制取H₂和CO通常采用：C(s)+H₂O(g) CO(g)+H₂(g)  △H＝+131.4 kJ·mol^-1，下列判断正确的是        。
a．该反应的反应物总能量小于生成物总能量
b．标准状况下，上述反应生成1L H₂气体时吸收131.4 kJ的热量
c．若CO(g)+H₂(g)C(s)+H₂O(1)  △H＝－QkJ·mol^-1，则Q＜131.4
d．若C(s)+CO₂(g)2CO(g)  △H₁；CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)  △H₂则：△H₁+△H₂＝+131.4 kJ·mol^-1
（2）甲烷与水蒸气反应也可以生成H₂和CO，该反应为：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)
已知在某温度下2L的密闭绝热容器中充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气，测得的数据如下表：

	不同时间各物质的物质的量/mol
0 min	2min	4min	6min
CH4	2.00	1.76	1.60	n2
H2	0.00	0.72	n1	1.20

根据表中数据计算：
①0 min~2min内H₂的平均反应速率为       。
②达平衡时，CH₄的转化率为      。在上述平衡体系中再充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气，达到新平衡时H₂的体积分数与原平衡相比      （填“变大”、“变小”或“不变”），可判断该反应达到新平衡状态的标志有______。（填字母）
a．CO的含量保持不变               
b．容器中c(CH₄)与c(CO)相等
c．容器中混合气体的密度保持不变      
d．3ν_正（CH₄）=ν_逆（H₂）
（3）合成甲醇工厂的酸性废水中含有甲醇（CH₃OH），常用向废液中加入硫酸钴，再用微生物电池电解，电解时Co²⁺被氧化成Co³⁺，Co³⁺把水中的甲醇氧化成CO₂，达到除去甲醇的目的。工作原理如下图（c为隔膜，甲醇不能通过，其它离子和水可以自由通过）。

①a电极的名称为              。
②写出除去甲醇的离子方程式                               。
③微生物电池是绿色酸性燃料电池，写出该电池正极的电极反应式为                  。