高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响计算题

研究CO₂与CH₄，反应使之转化为CO和H₂，对减缓燃料危机、减小温室效应具有重要的意义。
（1）已知：2CO（g）+O₂（g）＝2CO₂（g） △H＝－566kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）＝2H₂O（g）  △H＝－484kJ/mol
CH₄（g）+2O₂（g）＝CO₂（g）+2H₂O（g） △H＝－890kJ/mol
则：CH₄（g）+CO₂（g）＝2CO（g）+2H₂（g）△H＝____________。

(2)在密闭容器中通人物质的量浓度均为0.1mol/L的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应CH₄（g）+CO₂（g）＝2CO（g）+2H₂（g），测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如图1：
①下列事实能说明该反应一定达到平衡的是    。
a．CO₂的浓度不再发生变化
b．υ_正（CH₄）＝2υ_逆（CO）
c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化
d．CO与H₂的物质的量比为1:1
②据图可知，P₁、P₂、P₃、P₄由大到小的顺序为     。
③在压强为P₄、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡x点，则用CO表示该反应的速率为    ，该温度下，反应的平衡常数为     。
(3)用CO与H₂可合成甲醇(CH₃OH)，以甲醇和氧气反应制成的燃料电池如图2所示，该电池工作程中O₂应从     (填“c或一b”)口通人，电池负极反应式为                 ，若用该电池电解精炼铜，每得到6. 4g铜，转移电子数目为        。

“神七”登天谱写了我国航天事业的新篇章。火箭升空需要高能的燃料，通常用肼(N₂H₄)作为燃料，N₂O₄做氧化剂。
（1）已知：N₂(g) + 2O₂(g) =2NO₂(g)           △H＝＋67.7 kJ·mol^－1
N₂H₄(g) + O₂(g) =N₂(g) + 2H₂O(g)   △H＝－534.0 kJ·mol^－1
2NO₂(g) N₂O₄(g)           △H＝－52.7 kJ·mol^－1
试写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式： 。
（2）工业上可用次氯酸钠与过量的氨反应制备肼，该反应的化学方程式为：   。
（3）一定条件下，在2L密闭容器中起始投入2 mol NH₃和4 mol O₂发生反应：
4NH₃(g)+5O₂(g）4NO(g)+6H₂O(g)  ΔH<0
测得平衡时数据如下：

平衡时物质的量（mol）	n(NO)	n(H2O）
温度T1	1.6	2.4
温度T2	1.2	1.8

 
①在温度T₁下，若经过10min反应达到平衡，则10min内反应的平均速率
v(NH₃)＝   。
②温度T₁和T₂的大小关系是T₁     T₂（填“>”、 “<”或“＝”）。
（4）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO₂，还要求提供充足的O₂。某种电化学装置可实现如下转化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：=O₂↑+2H₂O，则阴极反应为   。有人提出，可以设计反应2CO=2C+O₂（△H＞0）来消除CO的污染。请你判断上述反应是否能自发进行并说明理由   。
（5）下图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH溶液为电解液。

如果某段时间内氢氧储罐中共收集到33.6L气体（已折算成标准状况），则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为   mol。

工业上用NH₃和CO₂反应合成尿素：
2NH₃（g）+ CO₂（g）CO(NH₂)₂（g）+ H₂O（g） △H₁ =" -536.1" kJ·mol^－1
（1）此反应的平衡常数表达式K=         。升高温度，K值         （填增大、减小或不变）。
（2）其他条件不变，下列方法能同时提高化学反应速率和尿素产率的是         。

A．通入氦气	B．缩小体积
C．加入催化剂	D．除去体系中的水蒸气

（3）尿素可用于处理汽车尾气。CO(NH₂)₂（g）与尾气中NO反应生成CO₂、N₂、H₂O（g）排出。又知：4NH₃（g）+ 6NO（g）= 5N₂（g）+ 6H₂O（g）  △H₂ =" -1806.4" kJ·mol^－1，写出CO(NH₂)₂（g）与NO反应的热化学方程式           。
某小组模拟工业合成尿素，探究起始反应物的氨碳比[n（NH₃）/n（CO₂）]对尿素合成的影响。在恒温下1L容器中，将总物质的量为3mol的NH₃和CO₂以不同的氨碳比进行反应，实验测得平衡体系中各组分的变化如图所示。回答问题：

（4）若a、b线分别表示NH₃或CO₂转化率的变化，其中表示NH₃转化率的是     （填a或b）线。
（5）若a、b线分别表示NH₃或CO₂转化率的变化，c线表示平衡体系中尿素体积分数的变化，求M点对应的y值（写出计算过程，结果精确到0.1）。

碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。
（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
①已知：Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH₁＝ +489.0 kJ/mol
C(石墨)＋CO₂(g)＝2CO(g)   ΔH₂＝+172.5 kJ/mol
则CO还原Fe₂O₃的热化学方程式为                                        ；
②氯化钯（PdCl₂）溶液常被应用于检测空气中微量CO。PdCl₂被还原成单质，反应的化学方程式为                                                ；
（2）将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入C₃H₈和O₂构成丙烷燃料电池。
①负极电极反应式是：                                            ；
②某同学利用丙烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)₂的实验装置（如下图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是          （填序号）

A．电源中的a一定为正极，b一定为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是：2H⁺＋2e^－＝H₂↑
（3）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入体积为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
H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1.6	5
2	900	1	2	0.4	3
3	900	1	2	0.4	1

 
①该反应的正反应为          （填“吸”或“放”）热反应；
②实验2中，平衡常数K＝          ；
③实验3跟实验2相比，改变的条件可能是                （答一种情况即可）；
（4）将2.4g碳在足量氧气中燃烧，所得气体通入100mL 3.0mol/L的氢氧化钠溶液中，完全吸收后，溶液中所含离子的物质的量浓度由大到小的顺序                   。

工业制硫酸时，利用催化氧化反应将是一个关键的步骤。
（1）某温度下，。开始时在100L的密闭容器中加入4.0molSO₂(g)和10.0molO₂，当反应达到平衡时共放出热量196kJ，该温度下平衡常数K=____________。
（2）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molmol,发生反应:,达平衡后改变下述条件，气体平衡浓度都比原来增大的是____________(填字母)。

A．保持温度和容器体积不变，充入2mol

B．保持温度和容器体积不变，充入2molN2

C．保持温度和容器内压强不变，充入1mol

D．移动活塞压缩气体

E．升高温度
（3）下列关于反应的图像中，不正确的是_________。

（4）同学们学习了电化学知识后大家提出，可以用电解的方法来生产硫酸，可避免产生酸雨，污染环境。于是大家设计了一个以铂为电极，两极分别通入SO₂和空气，酸性电解液来实现电解生产硫酸。
①阳极的电极反应为______________________________。
②若电解液为2L0.025mol的硫酸溶液，当电解过程共转移了0.1mol电子时，理论上消耗SO₂的体积为（标准状况）为_________，此溶液的pH="__________" (忽略溶液体积变化)。
③设计此实验的想法得到了老师的充分肯定，但与工业上生产硫酸相比还是有很多不足，请对此实验进行合理的评价____________________________（写出一点即可）。

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）

化学反应原理在工业生产中具有十分重要的意义。
（1）合成氨用的氢气有多种制取方法：请你写出用C制备水煤气的化学反应方程式    。还可以由天然气或重油制取氢气：CH₄＋H₂O(g) 高温催化剂CO＋3H₂；比较以上两种方法转移6mol电子时，C和CH₄的质量之比是        。
（2）工业生产可以用NH₃（g）与CO₂（g）经过两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如下：

则NH₃（g）与CO₂（g）反应生成尿素的热化学方程式为                  。
（3）已知反应Fe（s）+CO₂（g）＝FeO（s）+CO（g） △H＝akJ/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：

①该反应的化学平衡常数表达式K=     ，a    0（填“>”、“<”或“：”）。在500℃2L密闭容器中进行反应，Fe和CO₂的起始量均为4 mol，则5min后达到平街时CO₂的转化率为   ，生成CO的平均速率v（CO）为    。
②700℃反应达到平衡后，要使该平衡向右移动，其他条件不变时，可以采取的措施有   （填字母）。

A．缩小反应器容积	B．增加Fe的物质的量
C．升高温度到900℃	D．使用合适的催化剂

（本题共7分）将一定量的A、B、C三种物质（都是气体）放入固定体积为10 L的密闭容器中，一定条件下发生反应，一段时间内测得各物质的物质的量变化如下图所示。请解答下列问题：

（1）反应的化学方程式用A、B、C可表示为          。
（2）用B的浓度变化表示在0~10 min内的反应速率是   。
（3）在该条件达到反应的限度（平衡状态）时反应物的转化率（转化率==转化的物质的量/初始物质的量 ×100%，计算结果保留1位小数）

（1）在硫酸生产中，SO₂催化氧化生成SO₃是反应的关键，其反应的化学方程式为：，反应混合体系SO₃的百分含量和温度的关系如图所示（曲线上任何一点都表示平衡状态），根据图示回答下列问题：

①反应   0（填“>”或“<”）。若在恒温恒容条件下，上述反应达到平衡，再给该平衡体系中通入SO₃气体，容器内的压强   （填“增大”、“减小”或“不变”），平衡   移动（填“向正反应方何”、“逆反应方向’或“不”）若在恒温恒压条件下，上述反应达到平衡，再给该平衡体系中通人大量氮气后，体系重新达到平衡，此平衡与原平衡相比较，SO₂的物质的量 __（填“增大”、“减小”或“不变”），O₂的物质的量浓度     （填“增大”、“减小”或“不变”）。
②若温度为T₁、 T₂，反应的平衡常数分别为K_1、K₂ 则K₁    K₂（填“>”、“<”或“=”），反应进行到D点状态时，V_正      V_逆（填“>”、“<”或“=”）
③在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0．20 mol SO₂和0.10 mol O₂，在500℃开始反应，半分钟达到平衡，测得容器内含SO₃ 0．18 mol，则v(O₂)=    mol·L^-1·min^-1，若继续通入0．20 mol SO₂和0.10 mol O₂，平衡发生了移动，再次达到平衡后，            mol<n（SO₃）<    mol．
（2）已知三种无色溶液：a．NaHCO₃溶液，b．AlCl₃溶液，c．NaAlO₂溶液，它们两两反应均能生成Al（OH）₃沉淀。请回答下列问题：
①两种溶液恰好完全反应，所得溶液中c(OH^—）=是水的离子积），则这两种溶液可为     （填字母）。
②能体现出NaHCO₃在反应中，HCO^—₃的水解程度小于电离程度的离于方程式为           。

研究碳及其化合物的综合利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
（1）高温时，用CO还原MgSO₄可制备高纯MgO。
①750℃时，测得气体中含等物质的量SO₂和SO₃，此时反应的化学方程式是 _____；
②由MgO可制成“镁——次氯酸盐”电池，其装置示意图如图1，该电池正极的电极反应式为_________；

（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g) △H＝QkJ/mol
①该反应的平衡常数表达式为K＝_______。
②取五份等体积CO₂和H₂的混合气体（物质的量之比均为1:3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中发生上述反应，反应相同时间后测得甲醇的体积分数( CH₃OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示，则上述反应的Q_____0（填“＞”“＜”或“＝”）；
③在其中两个容器中，测得CH₃OH的物质的量随时间变化如图3所示，曲线I、II对应的平衡常数大小关系为K₁_________K₁₁（填“＞”“＜”或“＝”）。
（3）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＝－180.5kJ/mol
2H₂O(l)=2H₂(g)＋O₂(g) △H＝+571.6kJ/mol
则H₂(g)与NO(g)反应生成N₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式是________。

计算（将所得结果填在相应的空格内，共14分）
（1）在3L的密闭容器中充入2 mol A气体和2 mol B气体，在一定条件下发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，达平衡时，在相同温度下测得容器内混合气体的压强是反应前的0．8倍，则A的转化率为           。
（2）某金属与足量稀硝酸充分反应，无气体放出，再向该溶液中加入过量NaOH溶液，加热，收集到标况下气体0．224升，整个过程转移电子的物质的量为             mol。
（3）在100 mL 混合溶液中，HNO₃ 和 H₂SO₄ 的物质的量浓度分别是0．1 mol/L，0．4 mol/L向该混合液中加入 2．56g铜粉，加热待充分反应后,所得溶液中 Cu²⁺ 的物质的量浓度是          mol/L (假设溶液体积不变)。
（4）在1L2mol/L的AlCl₃溶液中，加入1mol/L的NaOH溶液，产生了39ｇ沉淀，则加入NaOH溶液的体积为         。
（5）钠、镁、铝均为0．2mol分别与     mL浓度为1mol/L的HCl溶液反应，产生氢气量相等。
（6）将32g铜与100mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO₂的混合气体标准状况下的体积为11．2L，气体全部逸出后，向溶液中加入VmL n mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的物质的量浓度为         mol/L。（结果须化简）
（7）已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量a kJ，且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量bkJ，水蒸气中1 mol H－O键形成时放出热量c kJ，则氢气中1 mol H－H键断裂时吸收热量为         kJ。

)含硫化合物在工业生产中有广泛的用途。
（1）SO₂可用于工业生产SO₃。
①在一定条件下，每生成8g SO₃气体，放热9.83kJ。该反应的热化学方程式为__________________
②在500℃，催化剂存在的条件下，向容积为1L的甲、乙两个密闭容器中均充入2 mol SO₂和1 mol O₂。甲保持压强不变，乙保持容积不变，充分反应后均达到平衡。
I．平衡时，两容器中SO₃体积分数的关系为：甲_______乙（填“>”、“<”或“ =”）。
II．若乙在t₁ min时达到平衡，此时测得容器乙中SO₂的转化率为90%，则该反应的平衡常数为_______；保持温度不变，t₂ min时再向该容器中充入1 mol SO₂和1 mol SO₃，t₃ min时达到新平衡。请在下图中画出t₂~t₄min内正逆反应速率的变化曲线（曲线上必须标明V_正、 V_逆）

（2）硫酸镁晶体（MgSO₄·7H₂O )在制革、医药等领域均有广泛用途。4.92g硫酸镁晶体受热脱水过程的热重曲线（固体质量随温度变化的曲线）如右图所示。

①固体M的化学式为__________。
②硫酸镁晶体受热失去结晶水的过程分为_________个阶段。
③N转化成P时，同时生成另一种氧化物，该反应的化学方程式为_________。

将等物质的量的N₂、H₂混合于2L的固定体积的密闭容器中，在一定条件下反应合成氨，经5min后达到平衡，其中C(N₂)：C(H₂) = 3︰1；若将混合气体中氨气分离，恰好能与250mL 2mol/L的稀硫酸溶液反应生成正盐；
求：（1）NH₃的化学反应速率是多少？
（2）原容器中N₂的物质的量是多少？
（3）5min后容器中H₂的物质的量浓度是多少？
（4）N₂的转化率是多少？
（要求书写计算过程）

多晶硅是太阳能光伏产业的重要原料。
（1）由石英砂可制取粗硅，其相关反应的热化学方程式如下：

①反应SiO₂（s）+2C（s）=Si（s）+2CO（g）的△H=    kJ·mol^-1（用含a、b的代数式表示）。
②SiO是反应过程中的中间产物。隔绝空气时，SiO与NaOH溶液反应（产物之一是硅酸钠）的化学方程式是          。
（2）粗硅提纯常见方法之一是先将粗硅与HCl制得SiHCl₃，经提纯后再用H₂还原：SiHCl₃（g）+H₂（g）Si（s）+3HCl（g）不同温度及不同n（H₂）/n（SiHCl₃）时，反应物X的平衡转化率关系如图；

①X是      （填“H₂”、“SiHCl₃”）。
②上述反应的平衡常数K（1150℃）    K（950℃）（选填“>”、“<”、“=”）
（3）SiH₄（硅烷）法生产高纯多晶硅是非常优异的方法。
①用粗硅作原料，熔盐电解法制取硅烷原理如图10，电解时阳极的电极反应式为     。
②硅基太阳电池需用N、Si两种元素组成的化合物Y作钝化材料，它可由SiH₄与NH₃混合气体进行气相沉积得到，已知Y中Si的质量分数为60%，Y的化学式为        。

按要求完成下列各小题。   
Ⅰ、CO和H₂的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，焦炭、天然气（主要成分为CH₄）、重油、煤在高温下均可与水蒸气反应制得合成气。
（1）已知某反应的平衡常数表达式为： 
它所对应的化学方程式为：                                                。
（2）向体积为2L的密闭容器中充入CH₄和H₂O(g)组成的混合气（共1mol），在一定条件下发生反应，并达到平衡状态，测得温度、压强、投料比X〔n(CH₄)/n(H₂O)〕对该反应的影响如图所示。

①图1中的两条曲线所示投料比的关系X₂ ____ X₁(填“=”“>”或“<”下同)
②图2中两条曲线所示的压强比的关系：P₂ _______P₁
（3）以CH₄、O₂为原料可设计成燃料电池：
①设装置中盛有150.0mL 1.0mol/L KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为4.48L，假设放电过程中没有气体逸出，则放电完毕后，所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为：         
②以H₂SO₄溶液代替KOH溶液为电解质溶液,将CH₄改为C₆H₁₂O₆ ，则燃料电池的负极反应式为：
                。
Ⅱ、（1）某温度(t℃)时，测得0.01mol·L^-1的NaOH溶液的pH＝11。在此温度下，将pH＝2的H₂SO₄溶液V_aL与pH＝12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液为中性，则V_a︰V_b＝          。
(2)在25℃时，将c mol·L^-1的醋酸溶液与0.02 mol·L^-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性，用含c的代数式表示CH₃COOH的电离常数K_a=____________________。