高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响计算题

（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            。

（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           。

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=____________________。

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）

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）。

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）

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）：                                                                           
___________________________________________。

)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_________。

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____                     ____。

（I）某化学家根据“原子经济”的思想，设计了如下制备H₂的反应步骤：
①CaBr₂+H₂OCaO+2HBr    ②2HBr+HgHgBr₂+H₂
③HgBr₂+__________ +          ④2HgO2Hg+O₂↑
请你根据“原子经济”的思想完成上述步骤③的化学方程式：________         _。
根据“绿色化学”的思想评估该方法制H₂的主要缺点：________             __。
（II）氢气常用生产水煤气的方法制得。CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g) △H＜0
在850℃时，K=1。
（1）若升高温度到950℃时，达到平衡时K______1（填“大于”、“小于”或“等于”）
（2）850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO、3.0molH₂O、1.0molCO₂和x mol H₂，则：
①当x = 5.0时，上述平衡向___________（填正反应或逆反应）方向进行。
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是__________。
（3）在850℃时，若x="5.0" mol，其它物质的投料不变，当上述反应达到平衡后，求H₂的体积分数（计算结果保留两位有效数字）。

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）。

某温度下，在装有催化剂的容积为2L的反应容器中，充入SO₂和O₂各4mol，充分反应5min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）求混合气体中，SO₃的物质的量分数。
（3）求SO₂的转化率。

(6分)将4molSO₂与2molO₂放入4L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g) ，测得平衡时混合物总的物质的量为5mol，求：
（1）平衡时SO₃的浓度；    
（2）该温度下的平衡常数； 
（3）平衡时SO₂的转化率。

恒温下，将xmolN₂与ymolH₂的混合气体通入一个容积为1L的密闭容器中，发生如下反应：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)。
（1）若反应到达某时刻t时，n_t(H₂)=9mol，n_t(NH₃)=4mol，计算y的值。
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为672L（标准状况下），其中NH₃的含量（体积分数）为20%，计算平衡时NH₃的物质的量及平衡常数K（保留2位有效数字）。