高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响计算题

一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：
2CO(g)+SO₂(g)2CO₂(g)+S(l)   △H
（1）已知2CO(g)+O₂(g)= 2CO₂(g)   △H₁=—566kJ•mol^—1
S(l) +O₂(g)= SO₂(g)   △H₂=—296kJ•mol^—1
则反应热ΔH=          kJ•mol^－1。
（2）其他条件相同、催化剂不同时，SO₂的转化率随反应温度的变化如图a。260℃时       （填Fe₂O₃、NiO或Cr₂O₃）作催化剂反应速率最快。Fe₂O₃和NiO作催化剂均能使SO₂的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe₂O₃的主要优点是              。

（3）科研小组在380℃、Fe₂O₃作催化剂时，研究了不同投料比[n(CO)∶n(SO₂)]对SO₂转化率的影响，结果如图b。请在答题卡坐标图中画出n(CO)∶n(SO₂)="2∶1" 时，SO₂转化率的预期变化曲线。
（4）工业上还可用Na₂SO₃溶液吸收烟气中的SO₂：Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃。某温度下用1.0mol•L^－1 Na₂SO₃溶液吸收纯净的SO₂，当溶液中c(SO₃^2－)降至0.2mol•L^－1时，吸收能力显著下降，应更换吸收剂。
①此时溶液中c(HSO₃^－)约为______mol•L^－1；
②此时溶液pH=______。（已知该温度下SO₃^2—+H⁺HSO₃^—的平衡常数K="8.0" × 10⁶ L•mol^－1，计算时SO₂、H₂SO₃的浓度忽略不计）

氨是最重要的化工产品之一。
（1）合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。
反应①②③为_________反应（填“吸热”或“放热”）。CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为__________________。

①                           ②                         ③
（2）用氨气制取尿素[CO(NH₂)₂]的反应为：2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(l)+H₂O(g)。
①某温度下，向容积为10L的密闭容器中通入2mol NH₃和1molCO₂，反应达到平衡时CO₂的转化率为50%。该反应的化学平衡常数表达式为K=___________。该温度下平衡常数K的计算结果为____________。
②为进一步提高CO₂的平衡转化率，下列措施中能达到目的的是_____________

A．提高NH3的浓度	B．增大压强
C．及时转移生成的尿素	D．使用更高效的催化剂

工业合成氨的反应为：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)    △H<0。某实验将3.0 mol N₂(g)和4. 0 mol H₂(g)充入容积为10L的密闭容器中，在温度T₁下反应。测得H₂的物质的量随反应时间的变化如下图所示。

（1）反应开始3min内，H₂的平均反应速率为                         。
（2）计算该条件下合成氨反应的化学平衡常数（写出计算过程，结果保留2位有效数字）。
（3）仅改变温度为T₂ ( T₂小于T_I）再进行实验，请在答题卡框图中画出H₂的物质的量随
反应时间变化的预期结果示意图。
（4）在以煤为主要原料的合成氨工业中，原料气氢气常用下述方法获得：

写出上述CO与H₂O(g)反应的热化学方程式：                     。
（5）合成氨工业中，原料气(N₂、H₂混有少量CO、NH₃）在进入合成塔之前，用醋酸二氨合铜（I）溶液来吸收CO其反应为：CH₃COO[Cu(NH₃)₂]+CO+NH₃CH₃COO[Cu(NH₃)₃]•CO  △H<0。写出提高CO吸收率的其中一项措施：               。

金属铁用途广泛，高炉炼铁的总反应为：Fe₂O₃（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO₂（g），请回答下列问题：
（1）一定温度下，在体积固定的密闭容器中发生上述反应，可以判断该反应已经达到平衡的是     。

A．密闭容器中总压强不变

B．密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不变

C．密闭容器中混合气体的密度不变

D．c（CO）= c（CO2）

E．Fe₂O₃的质量不再变化
（2）一定温度下，上述反应的化学平衡常数为3.0，该温度下将4molCO、2molFe₂O₃、6molCO₂、5molFe加入容积为2L的密闭容器中，此时反应将向      反应方向进行（填“正”或“逆”或“处于平衡状态”）；反应达平衡后，若升高温度，CO与CO₂的体积比增大，则正反应为      反应（填“吸热”或“放热”） 。
（3）已知：3Fe₂O₃（s）+CO（g）2Fe₃O₄（s）+CO₂（g） △H="–47" kJ/mol
Fe₃O₄（s）+CO（g）3FeO（s）+CO₂（g）   △H=" +19" kJ/mol
FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO₂（g）      △H="–11" kJ/mol
则Fe₂O₃（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO₂（g）的△H=            。
（4）上述总反应在高炉中大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表：

温度	250℃ ～  600℃ ～  1000℃ ～  2000℃
主要成分	Fe2O3        Fe3O4          FeO            Fe

 
800℃时固体物质的主要成分为         ，该温度下若测得固体混合物中m(Fe)︰m(O)=105︰32，则Fe₃O₄被CO还原为FeO的百分率为            （设其它固体杂质中不含Fe、O元素）。

I．高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：
Fe₂O₃(s) + 3CO(g)2Fe(s)+3CO₂(g)             △H
（1）已知：①Fe₂O₃(s) + 3C(石墨)="2Fe(s)" + 3CO(g)   △H₁
②C(石墨）+ CO₂(g) = 2CO(g)  △H₂
则△H___________________(用含△H₁ 、△H₂的代数式表示)。
（2）高炉炼铁反应的平衡常数表达式K=____________________________。
（3）在某温度时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡。

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
甲/mol	1.0	1.0	1.0	1.0
乙/mol	1.0	1.5	1.0	1.0

 
①甲容器中CO的平衡转化率为_______________________。
②下列说法正确的是____________________(填编号）。
A．若容器压强恒定，反应达到平衡状态
B．若容器内气体密度恒定，反应达到平衡状态
C．甲容器中CO的平衡转化率大于乙的
D．增加Fe₂O₃就能提高CO的转化率
II．纳米MgO可用尿素与氯化镁合成。某小组研究该反应在温度为378～398K时的反应时间、反应物配比等因素对其产率的影响。请完成以下实验设计表：

编号	温度/K	反应时间/h	反应物物质的量配比	实验目的
①	378	4	3∶1	实验②和④探究________ ______________________ 实验②和__________探究 反应时间对产率的影响。
②	378	4	4∶1
③	378	3	_______
④	398	4	4∶1

 
下图为温度对纳米MgO产率（曲线a）和粒径(曲线b)的影响，请归纳出温度对纳米MgO制备的影响规律（写出一条）：                                                                           
___________________________________________。

I．甲醇是一种优质燃料，可制作燃料电池。工业上可用下列两种反应制备甲醇：
已知：CO(g) + 2H₂(g)  CH₃OH(g)  ΔH₁
CO₂(g) ＋ 3H₂(g)  CH₃OH(g)  +  H₂O(g)   ΔH₂   
2H₂(g)+ O₂(g)=2H₂O(g)   ΔH₃
则2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g) 的反应热ΔH=____ ___（用ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃表示）。
II．工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”，反应为：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)。
已知温度、压强和水碳比[n(H₂O)/ n(CH₄)]对甲烷平衡含量的影响如下图：

图1（水碳比为3）                        图2（800℃）
（1）温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是                            。
（2）其他条件不变，请在图2中画出压强为2 MPa时，CH₄平衡含量与水碳比之间关系曲线。（只要求画出大致的变化曲线）
（3）已知：在700℃，1MPa时，1mol CH₄与1mol H₂O在1L的密闭容器中反应，6分钟达到平衡，此时CH₄的转化率为80%，求这6分钟H₂的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少？（写出计算过程，结果保留小数点后一位数字。） 
III．某实验小组设计如图a所示的电池装置，正极的电极反应式为____                     ____。

目前工业合成氨的原理是：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H=－93.0kJ /mol；另据报道，一定条件下：2N₂(g)+6H₂O(l)4NH₃(g)+3O₂(g)  △H=" +1530.0kJ" /mol。
（1）氢气的燃烧热△H=_______________kJ/mol。
（2）在恒温恒压装置中进行工业合成氨反应，下列说法正确的是      。

A．气体体积不再变化，则已平衡

B．气体密度不再变化，尚未平衡

C．平衡后，往装置中通入一定量Ar，压强不变，平衡不移动

D．平衡后，压缩装置，生成更多NH3

（3）在恒温恒容装置中进行合成氨反应，各组分浓度-时间图像如下。

① 表示N₂浓度变化的曲线是        。
② 前25 min 内，用H₂浓度变化表示的化学反应速率是                。
③ 在25 min末刚好平衡，则平衡常数K =           。
（4）在第25 min 末，保持其它条件不变，升高温度，在第35 min末再次平衡。平衡移动过程中H₂浓度变化了1.5 mol·L^－1，在图中画出第25 min ～ 40 min NH₃浓度变化曲线。
（5）已知常温下，NH₄⁺ 的水解常数为1.0×10^－9，则0.1mol/L NH₄Cl溶液pH=           。（忽略NH₄⁺水解对NH₄⁺浓度的影响）

（1）N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g) △H=－94.4kJ·mol^－1。恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图示。

①在1L容器中发生反应，前20min内，v(NH₃)=         ，放出的热量为        ；
②25min时采取的措施是                                     ；
③时段III条件下，反应的平衡常数表达式为                （用具体数据表示）。
（2）电厂烟气脱氮的主反应①：4NH₃(g)+6NO(g)5N₂(g)+6H₂O(g)   △H<0，副反应②：2NH₃(g)+8NO(g)5N₂O(g)+3H₂O(g) △H＞0。平衡混合气中N₂与N₂O含量与温度的关系如右图。请回答：在400K～600K时，平衡混合气中N₂含量随温度的变化规律是                                                          ，导致这种规律的原因是                                                 （任答合理的一条原因）。

（3）直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质的。电池反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，则负极电极反应式为                                   。

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。工业上一般以CO和H₂为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  △H₁=－116 kJ·mol^－1
（1）下列有关上述反应的说法正确的是________。
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b．一定条件下，H₂的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c．保持容器体积不变，升高温度可提高CO的转化率
d．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH₃OH的产量
（2）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律。右图是上述三种温度下不同的H₂和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系。

①在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是          。
②利用图中a点对应的数据，计算该反应在对应温度下的平衡常数K （写出计算过程）。
③在答题卡相应位置上画出：上述反应达到平衡后，减小体系压强至达到新的平衡过程中，正逆反应速率与时间的变化关系图并标注。

（3）已知：CO(g)+O₂(g)=CO₂(g) △H₂=－283 kJ·mol^－1
H₂(g)+O₂(g)=H₂O(g) △H₃=－242 kJ·mol^－1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO ₂和水蒸气时的热化学方程式为            。

甲烷和氨在国民经济中占有重要地位。
（1）制备合成氨原料气H₂，可用甲烷蒸汽转化法，主要转化反应如下：
CH₄(g) + H₂O(g)  CO(g) + 3H₂(g)   ΔH =" +206.2" kJ/mol
CH₄(g) + 2H₂O(g)  CO₂(g) +4H₂(g)  ΔH = +165.0kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO₂，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是                 。
（2）工业生产尿素的原理是以NH₃和CO₂为原料合成尿素[CO(NH₂)₂]，反应的化学方程式为：2NH₃ (g)+ CO₂ (g) CO(NH₂)₂ (l) + H₂O (l)，该反应的平衡常数和温度关系如下：

T / ℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

 
① 反应热ΔH（填“＞”、“＜”或“＝”）_______0。
② 在一定温度和压强下，若原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比（氨碳比），下图是氨碳比（x）与CO₂平衡转化率（α）的关系。求图中的B点处，NH₃的平衡转化率。

（3）已知甲烷燃料电池的工作原理如下图所示。该电池工作时，a口放出的物质为_________，该电池正极的电极反应式为：____          ，工作一段时间后，当3.2g甲烷完全反应生成CO₂时，有         mol 电子发生转移。

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？

在某温度下，将H₂和I₂各0.10mol 的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得 c(H₂)= 0.0080mol/L
（1）求该反应的平衡常数。
（2）在上述温度下，该容器中若通入H₂和I₂各0.20mol 的气态混合物，试求达到化学平衡状态时各物质的物质的量浓度。