高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响计算题

在密闭容器中，将1.0molCO与1.0molH₂O混合加热到800℃，发生下列反应：
CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，一段时间后该反应达到平衡，测得CO的物质的量为0.5mol。求：
(1)达到平衡时CO₂的物质的量分数和该反应的化学平衡常数；
(2)达到平衡后向该平衡体系中通入1.0mol水蒸气，达到新的平衡状态时，求水蒸气的物质的量和CO₂的物质的量分数。

碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。
（1）真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：
2Al₂O₃(s)＋2AlCl₃(g)＋6C(s)=6AlCl(g)＋6CO(g)   △H＝a kJ·mol^－1
3AlCl(g) ＝2Al(l)＋AlCl₃(g) △H＝b kJ·mol^－1
反应Al₂O₃(s)＋3C(s)＝2Al(l)＋3CO(g)的△H＝     kJ·mol^－1(用含a、b的代数式表示)；
（2）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+2NO(g)N₂(g)+CO₂(g) △H="Q" kJ·mol^－1。在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

时间（min） 浓度（mol/L）	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.68	0.50	0.50	0.60	0.60
N2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30
CO2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30

 
①0～10min内，NO的平均反应速率v(NO)＝       ，T₁℃时，该反应的平衡常数K＝        ；
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是       (填字母编号)。
a．通入一定量的NO            b．加入一定量的活性炭
c．加入合适的催化剂           d．适当缩小容器的体积   
③若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为3：1：1，则Q         0(填“>”或“<”)。
④在恒容条件下，能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是        (填选项编号)。
a．单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO₂(g) 
b．反应体系的温度不再发生改变
c．混合气体的密度不再发生改变
d．反应体系的压强不再发生改变
（3）铝电池性能优越，Al—Ag₂O电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示：

请写出该电池正极反应式            ；常温下，用该化学电源和惰性电极电解300ml硫酸铜溶液（过量），消耗27mg Al，则电解后溶液的pH＝        （不考虑溶液体积的变化）。

为回收利用废钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺。己知：V可形成VO²⁺、VO₂⁺、VO₃^-等多种离子；部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：

物质	VOSO4	V2O5	NH4VO3	(VO2)2SO4
溶解性	可溶	难溶	难溶	易溶

 

该工艺的主要流程如下：
请回答下列问题：
（1）工业上由V₂O₅冶炼金属钒常用铝热剂法，其反应的化学方程式为      。
（2）反应①的目的是      。
（3）若用NaOH溶液调节pH，则转化②的离子方程式为     。
（4）实验室中实现反应③所需主要仪器除三脚架、泥三角、酒精灯外，必不可少的是    。
（5）V₂O₅为硫酸工业接触室中的重要催化剂，其催化反应为2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g) ΔH＜0，在容积为2.0 L的密闭容器中充入2 mol SO₂、1 mol O₂，一定条件下达到平衡，SO₃的体积分数为。
①该条件下反应2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g) 的平衡常数为_____；
②下列措施能使增大的是_____。
A．升高温度
B．保持温度和容积不变，再充入2 mol He
C．保持温度和容积不变，再充入2 mol SO₂和1 mol O₂
D．不用V₂O₅作催化剂，改用其它更高效催化剂

碳及其化合物有广泛的用途。
（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为：
C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g) ΔH=" +131.3" kJ•mol^-1，以上反应达到平衡后，在体积不变的条件下，以下措施有利于提高H₂O的平衡转化率的是         。(填序号)

A．升高温度

B．增加碳的用量

C．加入催化剂

D．用CO吸收剂除去CO

（2）又知，C（s）+ CO₂（g） 2CO（g） △H=+172.5kJ•mol^-1
则CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g）的焓变△H=         
（3）CO与H₂在一定条件下可反应生成甲醇，CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）。甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用稀硫酸作电解质溶液，多孔石墨做电极，该电池负极反应式为：                         。
若用该电池提供的电能电解60mL NaCl溶液，设有0.01molCH₃OH完全放电，NaCl足量，且电解产生的Cl₂全部溢出，电解前后忽略溶液体积的变化，则电解结束后所得溶液的pH=                
（4）将一定量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中，发生以下反应：
CO(g)＋H₂O(g)        CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下数据：

温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol[学科	达到平衡所x需时间/min
H2O	CO	H2	CO
900	1.0	2.0	0.4	1.6	3.0

 
通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字)　　　　　　　　　　。
改变反应的某一条件，反应进行到tmin时，测得混合气体中CO₂的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，反应的离子方程式为（用一个离子方程式表示）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（5）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，分别在不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如下图。
不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如下图1。

图1                                        图2
请回答下列问题：
①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为                 。
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，其它条件相同，请在上图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH₃浓度随时间变化的示意图。

甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH₄和H₂O为原料来制备甲醇：
CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)……Ⅰ   CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) ……Ⅱ。
（1）将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O(g)通入容积为100L反应室，在一定条件下发生反应I，CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H₂表示的平均反应速率为          。
②图中的P₁    P₂（填“<”、“>”或“=”），100℃时平衡常数的值为           。
（2）在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下，自发反应Ⅱ，生成甲醇。
③该反应的△H    0；若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是     。

A．升高温度	B．将CH3OH(g)从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大	D．再充入1mol CO和3mol H2

④为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

实验编号	T(℃)	n(CO)/n(H2)	P（Mpa）
i	150	1/3	0.1
ii			5
iii	350		5

 
a．请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
b．根据反应Ⅱ的特点，在给出的坐标图中，补画出在5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图，并标明压强。

消除汽车尾气是减少城市空气污染的热点研究课题。
（1）汽车内燃机工作时发生的反应N₂(g) + O₂(g)2NO(g)，生成的NO是汽车尾气的主要污染物。T ℃时，向5L密闭容器中充入6.5 molN₂和7.5 molO₂，在5 min时反应达到平衡状态，此时容器中NO的物质的量是5 mol（不考虑后续反应）。则：
①5 min内该反应的平均速率ν(NO) =                ；在T ℃时，该反应的平衡常数K =                。
② 反应开始至达到平衡的过程中，容器中下列各项发生变化的是       （填序号）。
a．混合气体的密度         b．混合气体的压强
c．正反应速率             d．单位时间内，N₂和NO的消耗量之比
（2）用H₂或CO催化还原NO可以达到消除污染的目的。
已知：2NO(g) = N₂(g) + O₂(g)   △H =" —180.5" kJ·mol^－1
2H₂O(l) =2H₂(g) + O₂(g)    △H =" +571.6" kJ·mol^－1
则H₂(g)与NO(g)反应生成N₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式是
                                                                       。
（3）当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。下图表示在其他条件不变时，反应2NO(g) + 2CO(g) 2CO₂(g) + N₂(g) 中，NO的浓度[c(NO)]随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线。

① 该反应的H       0 （填“＞”或“＜”）。
②若催化剂的表面积S₁＞S₂ ，在右图中画出c(NO) 在T₁、 S₂ 条件下达到平衡过程中的变化曲线（并作相应标注）。

CH₄(g)+2NO₂(g)N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)  ΔH=−867 kJ·mol^－1。该反应可用于消除氮氧化物的污染。在130℃和180℃时，分别将0.50 molCH₄和a molNO₂充入1L的密闭容器中发生反应，测得有关数据如下表：

实验编号	温度	时间	0	10	20	40	50
1	130℃	n（CH4）/mol	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
2	180℃	n（CH4）/mol	0.50	0.30	0.18		0.15

 
（1）开展实验1和实验2的目的是                                         。
（2）180℃时，反应到40min，体系    （填“是”或“否”）达到平衡状态，理由是                                               ；CH₄的平衡转化率为       。
（3）已知130℃时该反应的化学平衡常数为6.4，试计算a的值。（写出计算过程）
（4）一定条件下，反应时间t与转化率μ（NO₂）的关系如图所示，请在图像中画出180℃时，压强为P₂（设压强P₂＞P₁）的变化曲线，并做必要的标注。

（5）根据已知求算：ΔH2=                   。
CH₄(g)+4NO₂(g) 4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)    ΔH1=−574 kJ·mol^－1
CH₄(g)+4NO(g) 2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)    ΔH2

“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
（1）用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯，请完成该反应的化学方程式，并在方框内填上系数。
□C+□KMnO₄+□H₂SO₄ =□CO₂↑+□MnSO₄ +□K₂SO₄+□        
（2）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）＋H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g），得到如下二组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1．6	2．4	6
2	900	2	1	0．4	1．6	3

 
①实验1条件下，反应从开始至达到平衡，以v(CO₂)表示的平均反应速率为          （保留小数点后二位数，下同）。
②实验2条件下平衡常数K=____  _____，该反应为          （填“吸热”或“放热”）反应。
（3）已知在常温常压下：
① 2CH₃OH(l) +3O₂(g)＝2CO₂(g)+4H₂O(g)  ΔH₁＝－1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O₂(g)＝2CO₂(g)   ΔH₂＝－566.0 kJ／mol 
③ H₂O(g)＝H₂O(l)  ΔH₃＝－44.0 kJ／mol
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：                                     。
（4）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置。

①该电池正极的电极反应式为：                       ；
②该电池工作时，溶液中的OH^－向______（填“正”或“负”）极移动。

“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO₂是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理CO₂是解决温室效应的有效途径。
（1）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

 
① 实验1条件下平衡常数K=     （保留小数点后二位数字）。
② 实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b 的值    （填具体值或取值范围）。
③ 实验4，若900℃时，在此容器中加入10molCO、5molH₂O、2molCO₂、5molH₂，则此时v(正)     v(逆)（填“<”、“>”、“=”）。
（2）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其K_sp=2.8×10^—9。CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^—4mo1/L，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为   。
（3）已知BaSO₄(s) + 4C(s) ="4CO(g)" + BaS(s)  △H₁ =+571.2kJ/mol，
BaSO₄(s) + 2C(s) = 2CO₂(g) + BaS(s)  △H₂="+226.2" kJ/mol。
则反应C(s) + CO₂(g) = 2CO(g)的△H₃=      kJ/mol。
（4）寻找新能源是解决温室效应的一条重要思路。磷酸亚铁锂LiFePO₄是一种新型汽车锂离子电池，总反应为：FePO₄+Li        LiFePO₄，电池中的固体电解质可传导Li⁺，则该电池放电时的正极和负极反应式分别为：                和                 。若用该电池电解蒸馏水（电解池电极均为惰性电极），当电解池两极共有3360mL气体（标准状况）产生时，该电池消耗锂的质量为       。(Li的相对原子质量约为7.0)

在一定温度下，将2mol A和2molB 两种气体相混合于容积为2L的某密闭容器中，发生如下反应：3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)，2min末反应达到平衡状态，生成了0.8mol D，并测得C的浓度为0.4 mol·L^－1，试求：
（1）x值
（2）B的平衡浓度
（3）A的转化率
（4）用A表示的化学反应速率

在1.0密闭容器中放入0.10molA(g)，在一定温度进行如下反应应:
  

反应时间()与容器内气体总压强()的数据见下表：

时间	0	1	2	4	8	16	20	25	30
总压强	4.91	5.58	6.32	7.31	8.54	9.50	9.52	9.53	9.53

回答下列问题:
（1）欲提高的平衡转化率，应采取的措施为。
（2）由总压强和起始压强计算反应物的转化率的表达式为。
平衡时的转化率为，列式并计算反应的平衡常数 。
（3）①由总压强和起始压强表示反应体系的总物质的量总和反应物的物质的量，总=，=。
②下表为反应物浓度与反应时间的数据，计算=  

反应时间	0	4	8	16
	0.10	a	0.026	0.0065

分析该反应中反应反应物的浓度变化与时间间隔（）的规律，得出的结论是，
由此规律推出反应在12时反应物的浓度为。

恒温条件下，将2．0molSO₂与amolO₂混合通入一密闭容器中，发生如下反应：2SO₂（g）＋O₂（g）2SO₃（g）。反应达平衡时，测得容器内n（SO₃）＝1．3mol，n（O₂）＝3.0mol。
求：⑴a的值。
⑵平衡时SO₂的转化率。

已知反应FeO(s)＋CO(g)  Fe(s)＋CO₂(g) 的K_c＝0.5（1273K）。若起始浓度c(CO) ＝ 0.05 mol·L^－1，c(CO₂) ＝ 0.01 mol·L^－1，请回答：
（1）判断化学反应进行的方向并计算反应物、生成物的平衡浓度。
（2）CO的转化率是多少？

在一定条件下，在容积为2L的密闭容器中，将2mol气体M和3mol气体N混合，发生如下反应：2M(g)+ 3N(g) x Q(g)+3R(g)，经2min达平衡，生成2.4molR，并测得Q的浓度为0.4mol/L。求：
(1)用气体M来表示该反应的化学反应速率是多少？
(2)反应前后的压强比？
(3)N的转化率是多少？
(4)平衡时气体Q所占的体积分数为多少？

（1）在一定温度下，向一个容积不变的容器中，通入2molN₂和8molH₂及固体催化剂，使之反应。已知：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)；△H=-92.2kJ·mol^-1。平衡时容器内气体压强为起始时的80％。（写出计算过程）
①平衡时N₂的物质的量        , H₂的转化率        
②达到平衡时，放出的热量为            。
（2）在一个容积为500 mL的密闭容器中，充入5 mol H₂和2 mol CO。在一定温度和一定压强下，发生如下反应：2H₂(g)＋CO(g)  CH₃OH(g)，经过5 min后达到平衡状态。若此时测得CH₃OH蒸气的浓度为2 mol/L，求：（写出计算过程）
①以H₂的浓度变化表示的该反应的速率
②达平衡时CO的转化率
③该温度下的K