高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

可逆反应2A(g)+B(g)2C(g)，根据下表中的数据判断下列图像错误的是

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）2SO₃（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_________。

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

为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl₄，以减少其对臭氧层的破坏。化学家研究在催化条件下，通过下列反应，使CCl₄转化为重要的化工原料氯仿（CHCl₃）。CCl₄+H₂CHCl₃+HCl此反应伴随有副反应，会生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等。已知CCl₄的沸点为77℃，CHCl₃的沸点为61.2℃。
在密闭容器中，该反应达到平衡后，测得如下数据（假设不考虑副反应）。

实验 序号	温度℃	初始CCl4浓度 （mol·L^—1）	初始H2浓度（mol·L^—1）	CCl4的平衡转化率
1	110	1	1.2	A
2	110	1	1	50%
3	100	1	1	B

（1）此反应在110℃时平衡常数为          。
（2）实验l中，CCl₄的转化率A         50％（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（3）实验3中，B的值           （选填序号）。
A．等于50％             B．大于50％   
C．小于50％              D．从本题资料，无法判断
（4）120℃，在相同条件的密闭容器中，分别进行H₂的初始浓度为2 mol·L^-1和4 mol·L^-1的实验，测得反应消耗CCl₄的百分率（x％）和生成物中CHCl₃，的百分含量（y％）随时间（t）的变化关系如图（图中实线是消耗CCl₄的百分率变化曲线，虚线是产物中CHCl₃的百分含量变化曲线）。在图中的四条线中，表示H₂起始浓度为2mol·L^一1实验的消耗CCl₄的百分率变化曲线是         ________（选填序号）。

(10分)在温度为373K时，将0.100mol无色的N₂O₄气体通入1L抽空的密闭容器中，立刻出现红棕色，直至建立N₂O₄2NO₂的平衡。下图是隔一定时间测定到的N₂O₄的浓度（纵坐标为N₂O₄的浓度，横坐标为时间）

（1）计算在20至40秒时间内，NO₂的平均生成速率为        。
（2）该反应的化学平衡常数表达式为             。
（3）下表是不同温度下测定得到的该反应的化学平衡常数。

T/ K	323	373
K值	0.022	0.36

据此可推测该反应（生成NO₂）是       反应（选填“吸热”或“放热”）。
（4）若其他条件不变，反应在423K时达到平衡，请在上图中找出相应的位置，画出此温度下的反应进程示意曲线。

（14分)研究表明：丰富的CO₂完全可以作为新碳源，解决当前应用最广泛的碳源（石油和天然气)到本世纪中叶将枯竭的危机，同时又可缓解由CO₂累积所产生的温室效应，实现CO₂的良性循环。
（1）目前工业上有一种方法是用CO₂和H₂在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图1表示恒压容器中0.5 mol CO₂和1.5 mol H₂转化率达80%时的能量变化示意图。写出230℃该反应的热化学方程式：        _______________             。

（2）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2mol CO₂和3mol H₂，测得CO₂（g)和CH₃OH（g)的浓度随时间变化如上图2所示。
①能说明该反应已经达到平衡状态的是_______________。（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
（3）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300 mL，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)。

PM2.5是连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO₂、NO_x等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：
（1）将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO4^2^－	NO3^－	Cl^－
浓度/mol•L^-1	4×10^-6	6×10^-6	2×10^-5	4×10^-5	3×10^-5	2×10^-5

根据表中数据计算PM2.5试样的pH               。
（2）NO_x汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

则N₂和O₂反应生成NO的热化学反应方程式为_________________。
（3）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应：_________________。
②将生成的氢气与氧气分别通入两个多孔惰性电极，KOH溶液作为电解质溶液，负极的电极反应式_________________。
（4）为了改善环境，中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。
①有效“减碳”的手段之一是节能，下列制氢方法最节能的是________(填序号)。
A．电解水制氢：2H₂O2H₂↑＋O₂↑
B．高温使水分解制氢：2H₂O(g)2H₂＋O₂
C．太阳光催化分解水制氢
2H₂O2H₂↑＋O₂↑
D天然气制氢：CH₄＋H₂O(g)CO＋3H₂
②CO₂可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，一定条件下反应：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g);ΔH＝－49.0 kJ·mol^－1，测得CO₂和CH₃OH(g)浓度随时间变化如图所示。

从3 min到9 min，v(H₂)＝_______mol·L^－1·min^－1。
③能说明上述反应达到平衡状态的是________(填编号)。
A．反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗3 mol H₂，同时生成1 mol H₂O
D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
④工业上，CH₃OH也可由CO和H₂合成。参考合成反应CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是________。

温度/℃	0	100	200	300	400
平衡常数	667	13	1.9×10^－2	2.4×10^－4	1×10^－5

A．该反应正反应是放热反应
B．该反应在低温下不能自发进行，高温下可自发进行
C．在T ℃时，1 L密闭容器中，投入0.1 mol CO和0.2 mol H₂，达到平衡时，CO转化率为50%，则此时的平衡常数为100
D．工业上采用稍高的压强(5 MPa)和250 ℃，是因为此条件下，原料气转化率最高

尿素[CO（NH₂）₂]是首个由无机物人工合成的有机物。
（1）工业上尿素由CO₂和NH₃在一定条件下合成，其反应方程式为______________________________。
（2）当氨碳比n(NH₃)/ n(CO₂)＝4时，CO₂的转化率随时间的变化关系如下图所示。

①A点的逆反应速率v_逆（CO₂）________B点的正反应速率v_正（CO₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）。
②NH₃的平衡转化率为________。
③一定温度下，在一个容积不变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是      （填字母，下同）。
a．容器中的压强不变       b．3mol N—H键断裂的同时断裂2 molH—O键
c．c（CO₂）=c（H₂O）       d.．c（CO₂）的浓度保持不变
（3）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图所示。

①电源的负极为________（填“A”或“B”）。
②阳极室中发生的反应依次为___________________、___________________。
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________（填“增大”、“减小”或“不变”）；若两极共收集到气体11.2 L（标准状况），则除去的尿素为________g（忽略气体的溶解）。

(17分)氮及其化合物在工业生产和科技等领域有广泛应用。
（1）肼(N₂H₄)常用于火箭或原电池的燃料。已知：(i)N₂(g)+2O₂(g)=2NO₂(g)    ΔH=+67.7kJ/mol
(ii)N₂H₄(g)+ O₂(g)N₂(g)+2H₂O(g)    ΔH=-534kJ/mol
(iii)H₂O(g)= H₂O（1）   ΔH=-44kJ/mol
①反应2N₂H₄(g)+2NO₂(g)=3N₂(g)+4H₂O(l)   ΔH =_______kJ·mol^-1
②一定温度下，将N₂H₄与NO₂以体积比1：1置于10 L密闭容器中发生反应2N₂H₄(g)+ 2NO₂(g) 3N₂(g)+4H₂O（1），下列不能说明反应达到平衡状态的是_______。(填序号)
a．混合气体密度保持不变        b．混合气体颜色保持不变
c．N₂H₄与NO₂体积比保持不变      d．体系压强保持不变
③在10 L的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量变化如下表：

前2min内NO₂的平均反应速率为___________。平衡时NO₂的转化率________；该温度下反应的平衡常数K=_________。
反应在第6min时改变了条件，改变的条件可能是__________。(填序号)
a．使用催化剂     b．升高温度     c．减小压强     d．增加NO₂的量
（2）HNO₃和As₂S₃能发生反应：As₂S₃+10HNO₃==2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O，反应中被氧化的元素为_________。
若该反应中转移电子的物质的量为5 mol时，产物中的S经过转化全部生成浓H₂SO₄，然后与足量的铜在加热条件下反应消耗铜的量_________。(填序号)
a．小于0.75 mol    b．等于0.75mol     c．大于0.75mol    d．无法确定

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义．根据已学知识回答下列问题：
（1）对于密闭容器中的反应：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0，673K，30MPa下n（NH₃）和n（H₂）随时间变化的关系如下图所示．

下列叙述正确的是      （填选项）．
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡
C．点d（t₁时刻）和点e（t₂时刻）处n（N₂）不一样
D．其他条件不变，773K下反应至t₁时刻，n（H₂）比上图中d点的值大
（2）已知N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=﹣92.4kJ•mol^﹣1
①合成氨工业采取的下列措施不可用平衡移动原理解释的是     （填选项）．
A．采用较高压强（20MPa～50MPa）        
B．采用500℃的高温
C．用铁触媒作催化剂                    
D．将生成的氨液化并及时从体系中分离出来
②在容积均为2L（容器体积不可变）的甲、乙两个容器中，分别加入2molN₂、6molH₂和1molN₂、3molH₂，在相同温度、催化剂下使其反应．最终达到平衡后，两容器N₂转化率分别为α_甲、α_乙，则甲容器中平衡常数表达式为     （用含α_甲的代数式表示，化简为最简式），此时α_甲     α_乙（填“＞”、“＜”“=”）．

碳、氮、硫是中学化学重要的非金属元素，在工农业生产中有广泛的应用。
(1）用于发射“天宫一号”的长征二号火箭的燃料是液态偏二甲肼（CH₃）₂N－NH₂，氧化剂是液态四氧化二氮。二者在反应过程中放出大量能量，同时生成无毒、无污染的气体。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，请写出该反应的热化学方程式________________________________________。
（2）298 K时，在2L的密闭容器中，发生可逆反应：
2NO₂(g)N₂O₄(g) ΔH＝－a kJ·mol^－1 (a＞0)
N₂O₄的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，回答下列问题。

①298k时，该反应的平衡常数为________。
②在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是

a．A、C两点的反应速率：A＞C
b．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
c．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
d．由状态B到状态A，可以用加热的方法
③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO₂）="0.6" mol  n(N₂O₄）=1.2mol，则此时V_（正）      V_（逆）（填“>”、“<”或“=”）。
（3）NH₄HSO₄在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L^－1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1 mol·L^－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。
试分析图中a、b、c、d、e五个点，

①水的电离程度最大的是__________；
②其溶液中c(OH^-)的数值最接近NH₃·H₂O的电离常数K数值的是      ；
③在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是_______。

已知某温度下：
反应①：CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)，ΔH=" +41.2" kJ/mol；
反应②：(g)(g)+H₂(g)，ΔH=" +117.6" kJ/mol。
①、②的化学反应平衡常数分别为K₁、K₂。
（1）请写出二氧化碳氧化乙苯制备苯乙烯的热化学反应方程式              。该反应的化学平衡常数K=         （用K₁、K₂表示）。
（2）恒温恒容条件下，反应①达到平衡后，t₁时刻通入少量CO₂。请画出t₁之后的正逆反应曲线，并作出标注。

（3）一定条件下，某密闭容器中N₂O₄和NO₂的混合气体达到平衡时，c（NO₂）=0.50mol/L、c（N₂O₄）="0.125" mol/L，则2NO₂(g)N₂O₄（g）的平衡常数K=             (写出计算结果) ；若NO₂起始浓度为2 mol/L，在相同条件下反应达到平衡时，NO₂的转化率为           。
（4）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
CO₂（g）＋H₂（g） CO（g）＋H₂O（g），其化学平衡常数K和温度T的关系如下表：

T/℃	700	800	830	1 000	1 200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列问题：
①该反应为________反应（填“吸热”、“放热”）。
②能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是          。
A．及时分离出CO气体              B．适当升高温度
C．增大CO₂的浓度                  D．选择高效催化剂

、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)，ΔH＜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，ΔH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)      ΔH＝－Q₁ kJ·mol^-1
S(s)＋O₂(g)＝SO₂(g)        ΔH＝－Q₂ kJ·mol^-1
则SO₂(g)＋2CO (g)＝S(s)＋2CO₂(g)     ΔH＝                     。
（3）对于反应：2NO（g）+O₂2NO₂(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。

(15分)甲醇是基本有机化工原料。甲醇及其可制得产品的沸点如下。

（1）在425℃、A1₂O₃作催化剂，甲醇与氨气反应可以制得二甲胺。二甲胺显弱碱性，与盐酸反应生成(CH₃)₂NH₂Cl ,溶液中各离子浓度由大到小的顺序为                     。
（2）甲醇合成二甲基甲酰胺的化学方程式为：

若该反应在常温下能自发进行，则△H      0 （填“ > ”、“ < ”或“ = " ）。
（3）甲醇制甲醚的化学方程式为：2CH₃OHCH₃OCH₃+H₂O   △H。一定温度下，在三个体积均为1.0L 的恒容密闭容器中发生该反应。

①x/y＝         。
②已知387℃时该反应的化学平衡常数K=4。若起始时向容器I中充入0．1 mol CH₃OH、0.15 mol CH₃OCH₃和0．10 mol H₂O，则反应将向       (填“正”或“逆”)反应方向进行。
③容器Ⅱ中反应达到平衡后，若要进一步提高甲醚的产率，可以采取的措施为       。
（4）以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯工作原理如下图所示。

电源负极为    (填“A”或“B")，写出阳极的电极反应式                      。
若参加反应的O₂为 1．12m ³(标准状况），则制得碳酸二甲酯的质量为     kg。

目前“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。请回答下列问题：
I．甲烷自热重整是一种先进的制氢方法，其反应方程式为：
CH₄(g) + H₂O(g) CO(g) + 3H₂(g)
（1）阅读下图，计算该反应的反应热ΔH = __________kJ/mol。

II．用CH₄或其他有机物、O₂为原料可设计成燃料电池。
（2）以C_nH_2nO_n、O₂为原料，H₂SO₄溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为______________________________________________________________________。
（3）以CH₄、O₂为原料，100 mL 0.15 mol/L NaOH溶液为电解质设计成燃料电池，若放电时参与反应的氧气体积为448 mL（标准状况），产生的气体全部被溶液吸收，则所得溶液中溶质的成分及物质的量之比为____________________，各离子浓度由大到小的顺序为______________________________。
III．利用I₂O₅消除CO污染的反应为：5CO(g) + I₂O₅(s) 5CO₂(g) + I₂(s)，不同温度下，向装有足量I₂O₅固体的2L恒容密闭容器中通入4 mol CO，测得CO₂的体积分数随时间t变化曲线如图。请回答：

（4）T₂时，0 ~ 0.5 min内的反应速率v(CO) = ____________________。
（5）T₁时化学平衡常数K = ____________________。
（6）下列说法不正确的是___________（填字母序号）。

A．容器内气体密度不变，表明反应达到平衡状态

B．两种温度下，c点时体系中混合气体的压强相等

C．d点时，增大体系压强，CO的转化率不变

D．b点和d点时化学平衡常数的大小关系：Kb < Kd