高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响计算题

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

(本题共8分)
(1)化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，表示_________________，
K值大小与温度的关系是：温度升高，K值______________
(填一定增大、一定减小、或可能增大也可能减小)。
（2）在一体积为10L的容器中，通人一定量的CO和H₂O，在850℃时发生如下反应：
CO(g)十H₂O(g)  CO₂(g)十H₂ (g)十Q(Q＞0)
CO和H₂O浓度变化如下图，则 0—4min的平均反应速率v(CO)＝______ mol／(L·min)

（3)t℃(高于850℃)时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如上表。
①表中3min—4min之间反应处于_________状态； C₁数值_________0.08 mol／L (填大于、小于或等于)。
②反应在4min—5min问，平衡向逆方向移动，可能的原因是________(单选)，表中5min—6min之间数值发生变化，可能的原因是__________(单选)。
a．增加水蒸气                        b．降低温度
c．使用催化剂                        d．增加氢气浓度

恒温下，将a mol N₂与b mol H₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N₂ (g) + 3 H₂(g)2NH₃(g)。
（1）若反应进行到某时刻t时，n_{t (N2)} = 13mol，n_{t (NH3)} = 6mol，计算a的值。
（2）若反应达平衡时，混合气体的体积为716．8L(标况下)，其中NH₃的含量(体积分数)为25%，计算平衡时H₂的物质的量。

将CH₄与H₂O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)
（1）某温度下将等物质的量的CH₄和H₂O(g)充入密闭容器中，使容器体积为2L,控制容器体积不变，3min时反应达到平衡，平衡常数K=27，此时测得CO的物质的量为0.20mol，求①3min内H₂的生成速率②CH₄的平衡转化率（计算结果保留两位有效数字）。（需有计算过程）
（2）若和（1）相同的初始条件，但在恒压条件下进行该反应，则达平衡时，CH₄的转化率与（1）的比较，是（     ）

A．增大

B．减小

C．相等

D．无法确定

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。

(10分) (1)已知某反应的各物质浓度数据如下：
_                            
起始浓度（）：   1.5     1.0          0
2s末浓度（）：   0.9     0.8         0.4
则①a=        ，b=         。
②2s内B的转化率=                  。
(2)由碳棒，铁片和200mL 1.5mol/L的稀硫酸组成的原电池中，当在碳棒上产生气体3.36L（标准状况）时，求
③有        mol电子从     通过电线到     (填“铁片”或“碳棒”)。
④此时溶液中H⁺的物质的量浓度为            （不考虑溶液体积变化）。
(3)将2.3g金属钠放入足量的m g重水（D₂O）中，完全反应后，所得溶液中溶质的质量分数是                   （用含m的代数式表示。）

在一定温度下，向10 L密闭容器中充入5.2 mol NO₂，达到平衡时， c（N₂O₄）="0.16" mol·L^-1。
请计算该温度下此反应的平衡常数K（请用三段式的方法写出计算过程）。

在带有活塞的密闭容器中压入5molH₂和5molN₂，在某温度下经反应生成2molNH₃，若此时容器的压强不变，则容器体积是反应前的多少倍？

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

某温度下，在装有催化剂的容积为2 L的反应容器中，充入SO₂和O₂各4 mol ，充分反应5 min后达到平衡，测得反应容器内混合气体的压强为原来的80 %。回答下列问题：
（1）用O₂的浓度变化表示该反应的化学反应速率。
（2）求SO₂的转化率。
（3）求该反应的平衡常数。

已知2SO₂(g)+ O₂(g)2SO₃(g) △H<0，温度一定，体积为3L的密闭容器中，投入2 mol SO₂和1 molO₂，2min反应达平衡时，容器中有1.2 mol SO₃，放出热量118.2kJ，试计算：
（要求写计算过程）
（1）写出该反应的热化学方程式。
（2）该反应中SO₂的转化率是多少？
（3）反应2分钟，以O₂表示的平均反应速率为多少？
（4）计算达平衡后SO₂的质量分数为多少？

在2L密闭容器中，充入1 mol N₂和3mol H₂，一定条件下发生合成氨反应，2min时达到平衡。测得平衡时N₂的转化率为40%，求：
（1）平衡时v （NH₃）的速率
（2）求该温度下的平衡常数K（列出算式，不用计算出结果）
（3）H₂在平衡混合气体中的体积分数
（4）平衡时容器的压强与起始时压强之比

将6mol A气体和5mol B气体混合放入4L密闭容器中，发生下列反应：3A (g) + B (g) 2C (g) + xD (g) ，经过5min达到化学平衡，此时生成C为2mol，测得D的反应速率为0．1mol/（L·min），计算：①、x的值；②、平衡时B的转化率；③、A的平衡浓度；④求平衡常数K。(用三段式的方法写出必要的计算过程，结果精确到小数点后两位)

在一容积为2L的密闭容器中加入2molA和6molB，保持温度为20℃，在催化剂存在的条件下进行下列反应：A(g)+2B(g) 2C(g)，达平衡后生成1．2mol C，平衡混合气体中C的体积分数为ω。
⑴求20℃时，该反应的平衡常数K（保留三位有效数字）
⑵20℃时，若在同一容器中加入1molA、               mol B和               mol C，则平衡混合气中C的体积分数仍为ω。

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？