高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

一定温度下2L的恒容容器甲中，加入2moL碳和2moLCO₂发生如下反应： C(s)+CO₂(g) 2CO(g)　△H＞0
测得容器中CO₂的物质的量随时间t的变化关系如图所示。

（1）该反应的ΔS　　 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。在　　 （填“较高”或“较低”）  温度下有利于该反应自发进行。
（2）列式并计算上述温度下此反应的平衡常数K　　　　 　　　　 。（结果保留一位小数）
（3）向上述平衡体系中再通入CO₂，则CO₂的转化率　　　 （填增大、减小、不变、无法确定）。
（4）相同温度下，2L的恒容容器丙中加入4moL碳、4moLCO₂和4moLCO。开始反应时v(正)　　　　 v(逆)（填＞、 ＜、﹦）。
（5）相同温度下，2L的恒容容器乙中加入4moL碳和4moLCO₂，达到平衡。请在图中画出乙容器中CO₂的物质的量随时间t变化关系的预期结果示意图。（注明平衡时CO₂的物质的量）

能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，研究甲醇具有重要意义。
（1）用CO合成甲醇的反应为                 。
；在容积为1L的密闭容器中分别充入1mol CO和2mol H₂，实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图所示。则该正反应的                （填“<”“>”或“=”）0。

（2）利用工业废水中的CO₂可制取甲醇，其反应为。
①已知下列反应的能量变化如图所示：

由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为                  。
②为探究用CO₂来生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在一恒温恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，进行上述反应。测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图1所示，从反应开始到平衡，                    ．

（3）工业上可利用甲醇部分氧化法制取氢气。在一定温度下以为催化剂时原料气比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图2所示。在制备H₂时最好控制=                。

2012年始，雾霾天气无数次肆虐家乡邯郸。其中，燃煤和汽车尾气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)。△H＜0
①该反应平衡常数表达式                        
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是               （填代号）。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
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。
已知：Ⅰ CH₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g)　△H＝－867 kJ/mol
Ⅱ 2NO₂(g)N₂O₄(g)  △H＝－56.9 kJ/mol
Ⅲ H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的热化学方程式：                   。
（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mL1mol/L食盐水,电解一段时间后，收集到标准状况下的氢气2.24L（设电解后溶液体积不变）.
①甲烷燃料电池的负极反应式：                                          。
②电解后溶液的pH=        (忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)
③阳极产生气体的体积在标准状况下是       L

二甲醚（CH₃OCH₃）是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上以CO和H₂为原料生产二甲醚CH₃OCH₃的新工艺主要发生三个反应：
①CO（g） + 2H₂（g）CH₃OH（g）   △H₁＝－Q₁ kJ·mol^－1
②2CH₃OH（g）CH₃OCH₃（g）+ H₂O（g） △H₂＝－Q₂ kJ·mol^－1
③CO（g）+ H₂O（g）CO₂（g） + H₂（g） △H₃＝－Q₃ kJ·mol^－1
回答下列问题：
（1）新工艺的总反应3H₂（g）+ 3CO（g）CH₃OCH₃（g）+ CO₂（g）的热化学方程式为                                                       。
（2）工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：CO(g) + 2H₂(g)CH₃OH (g)  △H。下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(Κ)。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①由表中数据判断ΔH      0 (填“ ＞”、“=”或“＜”)。能够说明某温度下该反应是平衡状态的是       。
A．体系的压强不变                   B．密度不变
C．混合气体的相对分子质量不变       D．c(CO)=c(CH₃OH)
②某温度下，将 2mol CO和 6mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应 10min后，达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L，计算此温度下的平衡常数K=           。
（3）工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H₂用于合成氨。合成氨反应原理为：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  ΔH＝-92.4kJ•mol^-1。实验室模拟化工生产，在恒容密闭容器中充入一定量N₂和H₂后，分别在不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如图1。请回答下列问题：

①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为               。
②在实验Ⅲ中改变条件为采用比实验Ⅰ更高的温度，请在图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中c(NH₃)随时间变化的示意图。

氮及其化合物与人类各方面有着密切的联系。Ⅰ现有一支15mL的试管，充满NO倒置于水槽中，向试管中缓缓通入一定量氧气，当试管内液面稳定时，剩余气体3mL。则通入氧气的体积可能为                mL。
Ⅱ目前，消除氮氧化物污染有多种方法。
（1）用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄(g)+4NO₂(g)= 4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g) △H="-574kJ/mol"
②CH₄(g)+4NO(g)= 2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g) △H="-1160kJ/mol"
③H₂O(g)= H₂O(l)                     △H=-44kJ/mol
写出CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂(g) 、CO₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式                           。  
（2）用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为：
某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T⁰C)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是_______ ；（选填字母代号）
A．容器内CO₂的浓度保持不变
B．v_正(N₂)="2" v_正(NO)
C．容器内压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
E．混合气体的平均相对分子质量保持不变
②前20分钟，平均反应速率v(NO)=                      。v(NO)=（0．1- 0．04）/ 20 = 0．003mol·L^-1· min^-1
③在T⁰C时，该反应的平衡常数为_______(保留两位小数)；
④在30 min，改变某一条件反应重新达到平衡，则改变的条件是_______                      。
（3）科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂,其反应为：

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。为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下表中。

实验编号	T(^0C)	NO初始浓度 （mol/L）	CO初始浓度 （mol/L）	催化剂的比 表面积(m^2/g)
Ⅰ	280	1．20×10^-3	5．80×10^-3	82
Ⅱ	a	b	c	124
Ⅲ	350	d	e	124

 
上表中：a=_______,b=________,e=________ 。

将2 mol X和2 mol Y充入2 L密闭容器中发生如下反应：X(g)+3Y(g)2Z(g)+aQ(g)；ΔH ="b" kJ/mol。达到平衡时生成0.8 mol Z，测得Q的浓度为0.4 mol/L，下列叙述正确的是

A．平衡时X与Y的转化率相等

B．平衡时X的浓度为0.2 mol/L

C．在相同实验条件下，若在同一个容器中改为加入2 mol Z和2 mol Q，达到新平衡时Z的体积分数为20%

D．若升高温度，Y的体积分数增大，则b＜0

“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                  。