高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

空气中CO₂含量偏高会产生温室效应，也会对人体健康造成影响；CO₂的用途广泛，合理使用则可缓解由CO₂累积所产生的温室效应，实现CO₂的良性循环。
（1）一定条件下CO₂可制得Na₂CO₃、NaHCO₃等。
①等物质的量浓度的Na₂CO₃、NaHCO₃溶液，碱性前者    后者（填“>”“<”或“=”）。
②有下列五种物质的量浓度均为0.1mol/L的电解质溶液，将其稀释相同倍数时，其中pH变化最大的是  （填字母编号）。

A．Na2CO3

B．NaHCO3

C．NaAlO2

D．CH3COONa

E．NaOH
（2）已知反应Fe(s)＋CO₂(g)FeO(s)＋CO(g) ΔH＝a kJ/mol，测得在不同温度下，
该反应的平衡常数K随温度的变化如下：

温度(℃)	300	500	700
K	3.00	3.47	4.40

上述反应中a_______0（填“>”、“<”或“=”)；在2L密闭容器中300℃下进行反应，若Fe和CO₂的起始量均为4 mol，当达到平衡时CO₂的转化率为________。
（3）目前工业上可以用CO₂和H₂在230℃、催化剂条件下反应生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图为恒压容器中0.5 mol CO₂和1.5 mol H₂反应转化率达80%时的能量变化示意图。则该反应的热化学方程式为          。

（4）人工光合作用能够借助太阳能，用CO₂和H₂O制备化学原料。下图是制备HCOOH的示意图，根据要求回答问题：

①催化剂b表面的电极反应式为          。
②经测定，若每分钟通过质子交换膜的H⁺的物质
的量为40mol，则每小时可产生O₂     Kg。

研究证明，CO₂可作为合成低碳烯烃的原料加以利用，目前利用CO₂合成乙烯相关的热化学方程式如下：

反应开始时在0．lMPa下，以n(H₂)：n(CO₂)=3：1的投料比充入体积固定的密闭容器中，发生反应Ⅳ，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量百分数如图1所示：

请回答下列问题：
（1）△H₄=          kJ·mol^－1。
（2）可以判断该反应已经达到平衡的是            。
A．v(CO₂)="2" v (C₂H₄)    
B．混合气体的密度不再改变
C．混合气体的压强不再改变    
D．平衡常数K不再改变
E．C₂H₄的体积分数不变
（3）曲线a表示的物质为        （写化学式），判断依据是             。
（4）为提高CO₂的平衡转化率，可以采取的措施是         。
A．降低温度     
B．分离出H₂O
C．增加原催化剂的表面积    
D．增大压强
E．投料比改为n(H₂)：n(CO₂)=2：1
（5）在图2中，画出393K时体系中C₂H₄的积分数随反应时间（从常温进料开始计时）的变化趋势曲线，并标明平衡时C₂H₄的体积分数数值。

工业上用N₂和H₂合成NH₃ “N₂(g) + 3H₂(g)2NH₃(g) ∆H<0”，而氨又可以进一步制备硝酸，在工业上一般可进行连续生产。请回答下列问题：
（1）已知：N₂(g) + O₂(g) =2NO(g)        ∆H1=" +a" kJ·mol^-1
N₂(g) + 3H₂(g)2NH₃(g)   ∆H2=－b kJ·mol^-1
2H₂(g) + O₂(g) =2H₂O(g)      ∆H3=－c kJ·mol^-1
若有34 g 氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为     。
（2）合成NH₃达到平衡后，某时刻改变下列条件    ，在达到新平衡的过程中正反应速率始终增大。

A．升温

B．加压

C．增大c(N2)

D．降低c(NH3)

（3）某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对合成NH₃反应的影响。实验结果如图所示：（图中T表示温度，n表示起始时H₂物质的量）

①图像中T₂和T₁的关系是：T₂       T₁（填“>”、“<”、“=”或“无法确定”）。
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N₂ 的转化率最大的是   （填字母）。
③若容器容积为1L，b点对应的n=0.15mol，测得平衡时H₂的转化率为60%，则平衡时N₂的物质的量浓度
为      mol·L^－1。
（4）一定温度下，将2molN₂和4mol H₂置于1L的恒容密闭容器中反应，测得不同条件、不同时间段内合成NH₃反应中N₂的转化率，得到数据如下表：

上表中a、b、80%三者的大小关系为     （填“>”、“=”、“<”、“无法比较”）。
（5）向绝热、恒容的密闭容器中通入H₂、N₂使其在一定条件下合成NH₃，请在下图中画出平衡常数K随时间的变化曲线。

 

已知反应：2NO₂（红棕色）N₂O₄（无色）△H＜0。将一定量的NO₂充入注射器中后封口，下图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化（气体颜色越深，透光率越小）。下列说法正确的是
      

A．b点的操作是拉伸注射器

B．d点：v（正）< v（逆）

C．c点与a点相比，c（NO2）增大，c（N2O4）减小

D．若不忽略体系温度变化，且没有能量损失，则T（b）＞T（c）

(共16分)Ⅰ.CO和H₂作为重要的燃料和化工原料，有着十分广泛的应用。
（1）已知：C(s)+O₂(g)=CO₂(g)         △H₁= -393．5 kJ·mol^-1
C(s)+H₂O(g)= CO(g)+H₂(g)    △H₂= +131．3 kJ·mol^-1
则反应CO(g)+H₂(g)+O₂(g)=H₂O(g)+CO₂(g)△H=            kJ·mol^-1。
（2）利用反应CO(g) +H₂(g)+O₂(g) = CO₂(g) +H₂O(g) 设计而成的MCFS燃料电池是用水煤气（CO和H₂物质的量之比为1:1）作负极燃气，空气与CO₂的混合气为正极助燃气，用一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔点混合物做电解质的一种新型电池。现以该燃料电池为电源，以石墨作电极电解饱和NaCl溶液，反应装置以及现象如图所示。则有：

①燃料电池即电源的N极的电极反应式为 _______________________  ；
②已知饱和食盐水的体积为1 L，一段时间后，测得左侧试管中气体体积为11．2 mL(标准状况)，若电解前后溶液的体积变化忽略不计，而且电解后将溶液混合均匀，则此时溶液的pH为                 。
Ⅱ.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：
（3）一定温度下，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(N0)=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
（4）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)=____（保留小数点后三位）。
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．减小CO₂的量     D．扩大容器体积

某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应[A(g)+xB(g)2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如下图所示。下列说法中正确的是

A．30min时降低温度，40min时升高温度

B．反应方程式中的x=1，正反应为吸热反应

C．8min前A的平均反应速率为0.08mol/（L•min）

D．30min～40min间该反应使用了催化剂

（本题共12分）二甲醚被称为21世纪的新型燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上常采用甲醇气相脱水法来获取。其反应方程式为：2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)
完成下列填空：
28、有机物分子中都含碳元素，写出碳原子最外层电子的轨道表示式               ；
写出甲醇分子中官能团的电子式                 。
29、碳与同主族的短周期元素相比，非金属性较强的是         （填元素符号）。写出一个能证明你的结论的化学方程式                                     。
30、在温度和体积不变的情况下，能说明反应已达到平衡状态的是      （选填编号）
a.CH₃OH的消耗速率与CH₃OCH₃的消耗速率之比为2：1
b.容器内压强保持不变
c.H₂O(g）浓度保持不变
d.气体平均相对分子质量保持不变
31、一定温度下，在三个体积约为2.0 L的恒容密闭容器中发生上述反应：

容器 编号	温度（℃）	起始物质的量（mol）	平衡物质的量（mol）
CH3OH(g)	CH3OCH3(g)	H2O(g)
I	387	0.40	0.16	0.16
Ⅱ	387	0.80	a
Ⅲ	207	0.40	0.18	0.18

（1）若要提高CH₃OH的平衡转化率，可以采取的措施是      （选填编号）。
a.及时移走产物       b.升高温度      c.充入CH₃OH      d.降低温度
（2）I号容器内的反应经过t min达到平衡，则CH₃OH的平均反应速率为             （用含t的式子表示）。II号容器中a =           mol。
32、若起始时向容器I中充入CH₃OH 0.2mol、CH₃OCH₃ 0.30mol和H₂O 0.20mol，则反应将向          （填“正”“逆”）反应方向进行。

化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果。只改变一个条件，则下列对图像的解读正确的是

A．图①说明此反应的正反应是吸热反应

B．图②说明NO2的转化率b > a > c

C．图③说明t秒时合成氨反应达到平衡

D．图④说明生成物D一定是气体

物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个基本视角。根据下图，完成下列填空：

27．上图中X的电子式为         ；其水溶液长期在空气中放置容易变浑浊，用化学方程式表示该变化          ；该变化体现出硫元素的非金属性比氧元素      （填“强”或“弱”）。用原子结构解释原因            。
28．Na₂S₂O₃是一种用途广泛的钠盐。下列物质用于Na₂S₂O₃的制备，从氧化还原反应的角度，理论上有可能的是______（填字母序号）。
a．Na₂S+ S         b．Z+ S          c．Na₂SO₃ + Y         d．NaHS + NaHSO₃
29．SO₂是主要大气污染物之一。工业上烟气脱硫的方法之一是用碱液吸收，其流程如图：
。
该法吸收快，效率高。若在操作中持续通入含SO₂的烟气，则最终产物为________。室温下，0.1mol/L①亚硫酸钠 ②亚硫酸氢钠 ③硫化钠 ④硫化氢钠的四种溶液的pH由大到小的顺序是________。（用编号表示）
已知：H₂S：K_i1＝1.3×10^-7    K_i2=7.1×10^-15   H₂SO₃：K_i1＝1.3×10^-2    K_i2=6.2×10^-8
30．治理含CO、SO₂的烟道气，也可以将其在催化剂作用下转化为单质S和无毒的气体：
2CO(g) + SO₂ (g) S(s) + 2CO₂(g)。一定条件下，将CO与SO₂以体积比为4∶1置于恒容密闭容器中发生上述反应，下列选项能说明反应达到平衡状态的是      （填写字母序号）。
a．v (CO) ∶v(SO₂) = 2∶1             b．平衡常数不变
c．气体密度不变                    d．CO₂和SO₂的体积比保持不变
测得上述反应达平衡时，混合气体中CO的体积分数为，则SO₂的转化率为        。

(17分)I．将0.40mol N₂O₄气体充入2L固定容积的密闭容器中发生如下反应：
N₂O₄(g) 2NO₂(g)△H。在T_l℃和T₂℃时，测得NO₂的物质的量随时间变化如下图所示：

（1）T_l℃时，40s～80s内用N₂O₄表示该反应的平均反应速率为_________________mol／(L·s)。
（2）△H___________O(填“>”、“<”或“=”)。
（3）改变条件重新达到平衡时，要使的比值变小，可采取的措施有__________(填序号)。
a．增大N₂O₄的起始浓度           b．升高温度
c．向混合气体中通入NO₂          d．使用高效催化剂
II．已知：常温下，HCN的电离常数为Ka=5×10^-10。
（4）有浓度相同的HCN和NaCN的混合溶液。
①通过计算说明该溶液的酸碱性_____________________________________________。
②该溶液中各离子的浓度由大到小的顺序是___________________________________。
（5）常温下，向某浓度的HCN溶液中逐滴加入NaOH溶液至溶液呈中性。
①该过程溶液中水的电离程度的变化为______________。
②若混合溶液中c(Na⁺)="a" mol／L，则c(HCN)=_________mol/L。

(16分)天然气在生产、生活中具有广泛的应用。
（1）CO₂(g)+4H₂(g)CH₄(g)+2H₂O(g) △H="-162" kJ·mol^-1。其他条件相同，实验测得在T₁和P_l与T₂和P₂条件下该反应的H₂平衡转化率相同，若T₁> T₂、则P_l ____P₂ (填“>”“<”或“=”)，平衡常数K_{1______}K₂(填“>” “<”或“=”)。
（2）另一合成CH₄的原理：CO(g)+3H₂(g)CH₄(g)+H₂O(g)。某温度时将0．1molCO和0.3mol H₂充入10L的密闭容器内，l0min时达平衡。测得10min内v(CO)= 0．0009mol·L^-1·min^-1，则H₂的平衡转化率为______，该温度下反应的平衡常数为___________mol^-2·L²。
（3）某实验小组依据甲烷燃烧的反应原理，设计如图所示的装置。已知甲池的总反应式为CH₄+2O₂+2KOH=K₂CO₃+3H₂O，乙池中盛有1L lmo1·L^-1CuSO₄溶液。a电极通入的气体为CH₄，其电极反应式是______，b电极的现象为______。一段时间内乙池中溶液的pH由2变为1，则在这段时间内转移电子的物质的量为________mol。

近年来大气问题受到人们越来越多的关注。按要求回答下列问题：
Ⅰ．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。在2L密闭容器中，通入5mol CH₄与5mol CO₂的混合气体，一定条件下发生上述反应，测得CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图。

则p₁、p₂、p₃、p₄由大到小的顺序       ，该反应的正反应是______(填“吸热”或“放热”)反应，当1000℃甲烷的转化率为80%时，该反应的平衡常数K=________。
Ⅱ．PM2.5污染与直接排放化石燃烧产生的烟气有关，化石燃料燃烧同时放出大量的SO₂和NOx。
（1） 处理NO_x的一种方法是利用甲烷催化还原NO_x。
CH₄(g) + 4NO₂(g) =" 4NO(g)" + CO₂(g) + 2H₂O(g)   △H₁=－574kJ·mol^－1
CH₄(g) + 4NO(g) = 2N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)    △H₂=－1160kJ·mol^－1
CH₄(g) + 2NO₂ (g) = N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)    △H₃
则△H₃=         ，如果三个反应的平衡常数依次为K₁、K₂、K₃，则K₃=______(用K₁、K₂表示)
（2）实验室可用NaOH溶液吸收SO₂，某小组同学在室温下，用pH传感器测定向20mL0．1mol·L^－1NaOH溶液通入SO₂过程中的pH变化曲线如图所示。

①ab段发生反应的离子方程式为________________。
②已知d点时溶液中溶质为NaHSO₃，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序为_______，如果NaHSO₃的水解平衡常数K_h=1×10^-12mol·L^－1，则该温度下H₂SO₃的第一步电离平衡常数Ka=_________________。

(15分）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

（1）已知：

化学键	C－H	C－C	C＝C	H－H
键能/kJ·molˉ^1	412	348	612	436

计算上述反应的△H＝________ kJ·mol^－1。
（2）维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝____________(用α等符号表示）。
（3）工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9），控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H₂以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图如下：

①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实___________。
②控制反应温度为600℃的理由是____________。
（4）某研究机构用CO₂代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯－二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸汽工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：CO₂＋H₂＝CO＋H₂O，CO₂＋C＝2CO。新工艺的特点有_________(填编号）。
①CO₂与H₂反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气，可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利于CO₂资源利用

碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：
（1）大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加 $Mn{O}_2$和 $H_{2}S{O}_4$，即可得到 $I_2$，该反应的还原产物为。
（2）上述浓缩液中含有 $I^{-}$、 $C{l}^{-}$等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加 $AgN{O}_3$溶液，当 $AgCl$开始沉淀时，溶液中 $\frac{c\left(I^{-}\right)}{c\left(C{l}^{-}\right)}$为：，已知 $Ksp\left(AgCl\right)$=1.8×10^-10， $Ksp\left(AgI\right)$=8.5×10^-17。
（3）已知反应 $2HI\left(g\right)=H_2\left(g\right)+I_2\left(g\right)$的 $△H=+11KJ/mol$，1 $mol{H}_2\left(g\right)$、1 $mol{I}_2\left(g\right)$分子中化学键断裂时分别需要吸收436 $KJ$、151 $KJ$的能量，则1 $molHI\left(g\right)$分子中化学键断裂时需吸收的能量为 $KJ$。
（4） $Bodensteins$研究了下列反应： $2HI\left(g\right)$ $H_2\left(g\right)+I_2\left(g\right)$

在716 $K$时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数 $x\left(HI\right)$与反应时间 $t$的关系如下表：

$t/min$	0	20	40	60	80	120
$x\left(HI\right)$	1	0.91	0.85	0.815	0.795	0.784
$x\left(HI\right)$	0	0.60	0.73	0.773	0.780	0.784

①根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为：。
②上述反应中，正反应速率为 $V$_正= $K$_正· $x^2\left(HI\right)$，逆反应速率为 $V$_逆= $K$_逆· $x\left(H_2\right)·x\left(I_2\right)$，其中 $K$_正、 $K$_逆为速率常数，则 $K$_逆为(以 $K$和 $K$_正表示)。若 $K$_正 = 0.0027 $mi{n}^{-1}$，在 $t$=40 $min$时， $V$_正= $mi{n}^{-1}$

③由上述实验数据计算得到 $V$_正~ $x\left(HI\right)$和 $V$_逆~ $x\left(H_2\right)$的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为（填字母）

甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。利用合成气（主要成分为、和）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：
①             

②    

③      

回答下列问题：
（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

由此计算＝，已知＝-58，则＝。
（2）反应①的化学平衡常数的表达式为；图1中能正确反映平衡常数随温度变化关系的曲线为（填曲线标记字母），其判断理由是。

（3）合成气的组成＝2.60时，体系中的平衡转化率（）与温度和压强的关系如图2所示。值随温度升高而（填"增大"或"减小"），其原因是。图2中的压强由大到小为，其判断理由是。