高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

(4分)现有可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+ qD(g)；根据下图示回答：
    
（1）左图中温度t₁℃     t₂℃（填“高于”或“低于”）
（2）该反应的正反应为       反应（填“吸热”或“放热”）
（3）右图中压强 p₁         p₂（填“＞”、“＜”、“=”）
（4）反应式中（m +n）       （p +q）（填“＞”、“＜”、“=”）

（本题16分） 煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。
已知CO(g)＋H₂O(g) H₂(g)＋CO₂(g)的平衡常数随温度的变化如下表：

温度/℃	400	500	830	1 000
平衡常数K	10	9	1	0.6

试回答下列问题：
（1）上述反应的正反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。
（2）某温度下，上述反应达到平衡后，保持容器体积不变升高温度，正反应速率________(填“增大”、“减小”或“不变”)，容器内混合气体的压强________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）830 ℃时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中向正反应方向进行的有______(选填字母)

	A	B	C	D
n(CO2)/mol	3	1	0	1
n(H2)/mol	2	1	0	1
n(CO)/mol	1	2	3	0.5
n(H2O)/mol	5	2	3	2

（4）在830 ℃时，在2 L的密闭容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H₂O(g)达到平衡时，CO的转化率是__________。

(8分)一定条件下，在体积为3 L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu₂O/ZnO)：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)

根据题意完成下列问题：
（1）反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝______，升高温度，K值______(填“增大”“减小”或“不变”)．
（2）在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H₂)＝________________.
（3）在其他条件不变的情况下，将处于E点的体系体积压缩到原来的，下列有关该体系的说法正确的是____．

A．氢气的浓度减少	B．正反应速率加快，逆反应速率也加快
C．甲醇的物质的量增加	D．重新平衡时增大

氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。
（1）氢气是清洁能源，其燃烧产物为。
（2）是一种重要的储氢载体，能与水反应达到，且反应前后的化合价不变，该反应的化学方程式为，反应消耗1时转移的电子数目为。
（3）储氢还可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：。某温度下，向恒容密闭容器中加入环己烷，起始浓度为，平衡时苯的浓度为，该反应的平衡常数＝。
（4）一定条件下，题11图示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。

①导线中电子移动方向为。
②生成目标产物的电极反应式为

③该储氢装置的电流效率＝（＝×100%，计算结果保留小数点后1位）

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：
 

一种工业合成氨的简易流程图如下：

（1）天然气中的杂质常用常用氨水吸收，产物为。一定条件下向溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：。
（2）步骤II中制氯气原理如下：
①   

②     

对于反应①，一定可以提高平衡体系中百分含量，又能加快反应速率的是。
a.升高温度  b.增大水蒸气浓度   c.加入催化剂   d.降低压强
利用反应②，将进一步转化，可提高产量。若1 和的混合气体（的体积分数为20%）与反应，得到1.18mol 、和的混合气体，则转化率为。
（3）下左图表示500、60.0条件下，原料气投料比与平衡时体积分数的关系。根据图中点数据计算的平衡体积分数：。
（4）依据温度对合成氨反应的影响，在下右图坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，物质的量变化的曲线示意图。

（5）上述流程图中，使合成氨放出的热量得到充分利用的主要步骤是（填序号），简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：。

合成氨工艺的一个重要工序是铜洗，其目的是用铜液[醋酸二氨合铜（I）、氨水]吸收在生产过程中产生的和等气体。铜液吸收的反应是放热反应，其反应方程式为：

完成下列填空：
（1）如果要提高上述反应的反应速率，可以采取的措施是。（选填编号）
a.减压   b.增加NH₃的浓度   c.升温   d.及时移走产物
（2）铜液中的氨可吸收二氧化碳，写出该反应的化学方程式。

（3）简述铜液吸收及铜液再生的操作步骤（注明吸收和再生的条件）。

（4）铜液的组成元素中，短周期元素原子半径从大到小的排列顺序为。其中氮元素原子最外层电子排布的轨道表达式是。通过比较可判断氮、磷两种非金属元素的非金属性强弱。
（5）已知与分子结构相似，的电子式是。熔点高于，其原因是。

（1）合成氨工业中氢气可由天然气和水反应制备，其主要反应为：
CH₄(g)+ 2H₂O(g) CO₂(g)+4H₂(g)
反应过程中能量变化如图所示，

则该反应为     反应（填“吸热”或“放热”）
若已知，破坏1mol化学键需要吸收的热量如下表所示：

化学键	C—H	O—H	C=O	H—H
吸收热量（kJ/mol）	a	b	c	d

则该反应吸收或放出热量为             kJ(用含a b c d字母的代数式表示)
（2）某温度下，10L密闭容器中充入2mol CH₄和3mol H₂O(g)，发生
CH₄(g)+ 2H₂O(g) CO₂(g)+4H₂ (g)反应， 反应进行到4s时CO₂的浓度为0.08mol/L，再过一段时间反应达平衡，平衡时容器的压强是起始时的1.4倍。
则 ① 前4s以H₂O(g)浓度变化表示的平均反应速率为多少？②4s时，混合气体中H₂的体积分数为多少？③ 平衡时，CH₄的浓度是多少？
（要求：写出计算过程）

(7分)（1）某温度下，2L恒容密闭容器中，X、Y、Z三种气体发生化学反应时，物质的量随时间变化的关系曲线如图所示，则

①此反应的化学方程式为________________；
②0~10s内，用Z表示的化学反应速率为________________；
③X的转化率为________________；
（2）恒温恒容时，某密闭容器中发生反应：C(s)+CO₂(g) 2CO(g)，下列描述中能说明该反应已达到化学平衡状态的是________________。
①C(s)的浓度不再改变          ②CO₂的体积分数不再改变
③气体的质量不再改变          ④气体的密度不再改变
⑤单位时间内消耗1molCO₂，同时生成2molCO
⑥n(CO₂)：n(CO)=1：2        ⑦v_正（CO₂）=2v_逆（CO）

(15分)碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。
（1）在一恒温、恒容密闭容器中发生反应： Ni(s)+4CO(g)  Ni(CO)₄(g)，H<0。利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99．9％的高纯镍。对该反应的说法正确的是           
(填字母编号)。

A．增加Ni的量可提高CO的转化率，Ni的转化率降低

B．缩小容器容积，平衡右移，H减小

C．反应达到平衡后，充入CO再次达到平衡时，CO的体积分数降低

D．当4vNi(CO)4=v(CO)时或容器中混合气体密度不变时，都可说明反应已达化学平衡状态

（2）CO与镍反应会造成镍催化剂中毒。为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO₂将CO氧化，二氧化硫转化为单质硫。
已知：C(s)+O₂(g)==CO(g)  H= -Q₁ kJ·mol^-1
C(s)+ O₂(g)==CO₂(g)   H= -Q₂ kJ·mol^-1
S(s)+O₂(g)==SO₂(g)    H= -Q₃ KJ·mol^-1
则SO₂(g)+2CO(g)==S(s)+2CO₂(g)  H=         kJ·mol^-1。
（3）金属氧化物可被一氧化碳还原生成金属单质和二氧化碳。图（1）是四种金属氧化物（Cr₂O₃、SnO₂、PbO₂、Cu₂O)被一氧化碳还原时与温度（t）的关系曲线图。
700^oC时，其中最难被还原的金属氧化物是         (填化学式)，用一氧化碳还原该金属氧化物时，若反应方程式系数为最简整数比，该反应的平衡常数(K)数值等于             。

（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理如上图（2）所示。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为              。
若该燃料电池使用一段时间后，共收集到20mol Y，则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为       L。

已知CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：

|温度/ ℃	700	800	830	1000	1200
平衡常数	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列问题：
（1）该反应的△H          0（填“<”“ >”“ =”)；
（2）830℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的CO和0.80mol的H₂O，反应初始6s内CO的平均反应速率v(CO)="0.003" mol·L^-1·s^-1，则6S末CO₂的物质的量浓度为               ；反应经一段时间后，达到平衡后CO的转化率为              ；
（3）判断该反应是否达到平衡的依据为                (填正确选项前的字母)；   
a．压强不随时间改变           b.气体的密度不随时间改变
c.c(CO)不随时间改变           d.单位时间里生成CO和H₂的物质的量相等   
（4）已知1000℃时，要使CO的转化率超过90%，则起始物c(H₂O): c(CO)应不低于       ；
（5）某燃料电池以CO为燃料，以空气为氧化剂，以熔融态的K₂CO₃为电解质，请写出该燃料电池正极的电极反应式                                             ；
（6）已知CO可用于制备很多物质：
       ΔH＝+8.0kJ·mol^－1
       ΔH＝+90.4kJ·mol^－1
               ΔH＝-556.0kJ·mol^－1
               ΔH＝-483.6kJ·mol^－1
请写出与反应生成热化学方程式                      。

I．制取三氧化硫反应的化学方程式为：2SO₂（g）十O₂（g）2SO₃（g）
（1）此反应是工业上生产         的重要步骤。
（2）能够说明在恒温恒容条件下，上述反应已经达到化学平衡状态的是   （填序号）．
a．每生成1mol SO₃的同时生成0.5mol O₂
b．容器中混合气体的密度不变
c．SO₂、O₂、SO₃的物质的量之比为2：1：2
d．容器中气体总压强不变
（3）在400℃时，常压下，容积为1.0L的密闭容器中充入1.00mol SO₂(g)和0.96mol O₂(g)，充分反应后，测得还有0.04mol SO₂剩余，并放出190.08KJ的热量。
①根据有关数据，请分析在工业生产中选择常压反应器的原因：
                                                                      。
②写出此反应的热化学方程式：
2SO₂（g）十O₂（g）2SO₃（g） △H＝                 。
Ⅱ．（1）在某温度下，把1.00 mol NH₃溶于水中配成1.00 L溶液，测得溶液中OH^－浓度和时间的图像如下：

①求该温度时，氨水的电离平衡常数K＝           。
② 在t₁时刻再加入H₂O配成2L溶液，于t₂时刻重新达到平衡，请在坐标系中画出t₁～t₂时间内OH^－浓度随时间变化的曲线。
（2）将a mol/L的盐酸和b mol/L氨水等体积混合，混合后体积为混合前体积之和，充分反应后所得溶液显中性。
①  a      b （填“<”、“=”或“>”）
② 根据物料守恒原理，求混合后溶液中剩余氨水浓度：c(NH₃·H₂O)＝         。
（用含有a、b的式子表示）

中国环境监测总站数据显示，颗粒物(PM_2.5等)为连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM_2.5、SO₂、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：
（1）将PM_2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH	SO	NO	Cl^－
浓度/mol•L^－1	4×10^－6	6×10^－6	2×10^－5	4×10^－5	3×10^－5	2×10^－5

根据表中数据计算PM_2.5待测试样的pH ＝　       　。
（2） NO_x是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

① N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)△H＝                                 。
②当尾气中空气不足时，NO_x在催化转化器中被还原成N₂排出。写出NO被CO还原的化学方程式                                                  。
③ 汽车汽油不完全燃烧时还产生CO，有人设想按下列反应除去CO：
2CO(g)＝2C(s)＋O₂(g),已知该反应的△H＞0，该设想能否实现？       。
（3）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

① 用离子方程式表示反应器中发生的反应　                           　。
② 用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是                。
③ 用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示），NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：Ni(OH)₂＋M  NiO(OH)＋MH，电池放电时，负极电极反应式为　                        　； 充电完成时，全部转化为NiO(OH)，若继续充电，将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸。

CO₂是生活中常见的化合物之一，随着世界工业经济的发展、人口的剧增，全球能源紧张及世界气候面临越来越严重的问题，人类对CO₂的性质研究和综合利用日益重视。
Ⅰ．在催化剂作用下，可由甲醇和CO₂直接合成碳酸二甲酯(DMC)：CO₂ + 2CH₃OH → CO(OCH₃)₂ + H₂O，但甲醇转化率通常不会超过1%，这是制约该反应走向工业化的主要原因。某研究小组在其他条件不变的情况下，通过研究温度、反应时间、催化剂用量分别对转化数(TON)的影响来评价催化剂的催化效果。计算公式为：TON＝转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量。
（1）根据反应温度对TON的影响图（相同时间内测定），判断该反应的焓变△H________0（填“＞”、“＝”或“＜”），理由是____________________________________。

（2）根据反应时间对TON的影响图（上图），已知溶液总体积10mL，反应起始时甲醇0.25mol，催化剂0.6×10^—5 mol，计算该温度下，4～7 h内DMC的平均反应速率：________。
（3）根据该研究小组的实验及催化剂用量对TON的影响图（见上右图），判断下列说法正确的是   。
A．由甲醇和CO₂直接合成DMC，可以利用甲醇把影响环境的温室气体CO₂ 转化为资源，在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义
B. 在反应体系中添加合适的脱水剂，将提高该反应的TON
C. 当催化剂用量低于1.2×10^—5 mol时，随着催化剂用量的增加，甲醇的平衡转化率显著提高
D. 当催化剂用量高于1.2×10^—5 mol时，随着催化剂用量的增加DMC的产率反而急剧下降
Ⅱ.如果人体内的CO₂不能顺利排除体外会造成酸中毒，缓冲溶液可以抵御外来少量酸或碱对溶液pH的影响，人体血液里主要通过碳酸氢盐缓冲体系(H₂CO₃/HCO₃^-)维持pH稳定。己知正常人体血液在正常体温时，H₂CO₃的一级电离常数Ka₁=10^-6.1，c(HCO₃^-):c(H₂CO₃)≈20:1，lg2=0.3。
(4)由题给数据可算得正常人体血液的pH________(保留一位小数)。
(5)正常人体血液中H₂CO₃、HCO₃^-、OH^-、H⁺四种微粒浓度由大到小关系为：         。
(6)当少量的酸、碱进入血液中时，血液pH变化不大，其原因是　　　　　　　　　　　  。

“低碳循环”已引起各国家的高度重视，而如何降低大气中CO₂的含量和有效地开发利用CO₂正成为化学家研究的主要课题。
(l)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：

（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，得到如下两组数据：

①实验2条件下平衡常数K= __________。
②实验3，若900℃时，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂均为1mol，则此时
____________（填“<”，“>”，“=”）。
③由两组实验结果，可判断该反应的正反应△H_____________0（填“<”，‘‘>”，“=”）。
（3）己知在常温常压下：

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：________________________

①已知该反应的△H>0，简述该设想能否实现的依据：________。
②目前，在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染，其化学反应方程式为__________。
（5）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其Ksp=2.8× 10。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1×10mol/L，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为__________mol/L。

运用化学反应原理研究氮、氯等单质及其化合物的反应有重要意义。
（1）科学家研究在一定条件下通过下列反应制备NH₃:

①在其他条件相同时，反应中NH₃的体积分数(a)在不同温度下随反应时间(t)的变化如图。该反应的平衡常数表达式K=______，该反应中的（填“>”“<”或“=”）。

②某温度下，在2L容积不变的密闭容器中加入1molN₂和6molH₂O（1）发生反应，N₂转化率随时间(t)变化如图。15-20min内，v(NH₃)=____。若其他条件不变，在图中画出使用催化剂后N₂的转化率随反应时间变化的曲线示意图。
（2） 25℃时，某同学将0.lmol盐酸与0.2 mol氨水等体积混合，所得混合溶液pH______7（填“>”“<”或“=”，下同），混合溶液中（25℃时，NH₃.H₂O的电离常数）
（3） 25℃时，向O.lmol的MgCl₂溶液中逐滴加入适量0.lmol氨水，有白色沉淀生成，向反应后的浊液中，继续加入O.lmol的FeCl₃溶液，观察到的现象是______ ；上述过程中发生的所有反应的离子方程式为______。(25℃时，，）