高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

已知：CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g) ΔH＝Q，其平衡常数随温度变化如下表所示：

温度/℃	400	500	850
平衡常数	9.94	9	1

请回答下列问题：
（1）上述反应的化学平衡常数表达式为____________。该反应的Q______0(填“＞”或“＜”)。

（2）850 ℃时在体积为10 L的反应器中，通入一定量的CO和H₂O(g)，发生上述反应，CO和H₂O(g)的物质的量浓度变化如图所示，则0～4 min时平均反应速率v(CO)＝____________。
（3）若在500 ℃时进行。且CO、H₂O(g)的起始浓度均为0.020 mol·L^－1，该条件下，CO的最大转化率为                  。
（4）若在850 ℃时进行，设起始时CO和H₂O(g)共为1 mol，其中H₂O(g)的体积分数为x，平衡时CO的_________________转化率为y，试推导y与x之间的关系________。

（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为：
C(s)＋H₂O(g) CO(g)＋H₂(g) ΔH=" +131.3" kJ/mol
①以上反应达到平衡后，在体积不变的条件下，以下措施有利于提高H₂O的平衡转化率的是
A．升高温度
B．增加碳的用量
C．加入催化剂
D．用CO吸收剂除去CO
②在体积不变的条件下，投入一定量的C(s)和H₂O(g)，下列能说明反应达到平衡状态的是_____________。
A．体系压强保持不变
B．体系的气体平均相对分子质量不变
C．CO和H₂的体积比保持不变
D．H₂O的反应速率与H₂的反应速率相等
（2）在900℃时，将2mol CO(g)和1mol H₂O(g)分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中，发生以下反应：CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)，反应达到平衡时H₂的体积分数为20%，通过计算求出该反应的平衡常数以及CO的平衡转化率。（要求写出计算过程，计算结果保留两位有效数字）。
（3）工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H₂用于合成氨。合成氨反应原理为：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g) ΔH＝－92.4kJ/mol。实验室模拟化工生产，分别在不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如下图1：

请回答下列问题：
①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为            ，判断依据是            。
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，其它条件相同，请在图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH₃浓度随时间变化的示意图。

雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：
①N₂（g）+O₂（g）2NO（g）△H₁="a" kJ•mol^﹣1
②2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）△H₂="b" kJ•mol^﹣1
③CO（g）+1/2O₂（g）CO₂（g）△H₃="c" kJ•mol^﹣1
④2CO（g）+2NO（g）N₂（g）+2CO₂（g）△H₄
请回答下列问题：
（1）根据反应①②③，确定反应④中△H₄ =          kJ•mol^﹣1。
（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数K_p时用气体组分（B）的平衡压强p（B）代替该气体物质的量浓度c（B），则反应①的K_p=                  （用表达式表示）．
（3）下列情况能说明反应②已达平衡状态的是          （填编号）．
A．单位时间内生成1mol NO₂的同时消耗了lmol NO
B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变
C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化
D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变
（4）探究反应④中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图1所示的曲线．试分析实际化工生产中不采用高压的原因                                          。
（5）探究反应④中平衡时CO₂的体积分数与反应物中     的比值、温度的关系，得到如图2所示的曲线。
①在X、Y、Z三点中，CO的转化率从大到小的顺序是          。
②若保持其他条件不变，请在图2中，画出温度为T₂（T₂＜T₁）时的变化趋势曲线。

可逆反应mA（g）+nB（g）pC（g）+ qD（g）△H="a" KJ/mol，反应时间与C%（产物C的体积分数）函数关系如图13所示。

（1）据上述信息试比较下列大小关系：P₁_______ P₂，T₁_______T₂，△H_____0，△S_____0（增色填“﹥”“﹤”或“=”），图丙中使用催化剂的是_______反应线。
（2）该反应在_______（填“高温”或“低温”）下能自发进行。
（3）当该反应在两个体积相等的恒容密闭容器中进行反应时，如图：

请分析丙容器和丁容器达到平衡时C%（产物C的体积分数）是否可能相等，_____    （填“能”或“不能”），其原因是_____            _____            _____            。
（4）假设第（3）问中，图中物质的量不变，在相同温度下达到平衡时丁中A、B的浓度分别是丙中A、B的浓度的ω倍，求m：n的值为         。

汽车在现代生活中扮演着越来越重要的角色，但其尾气（碳氢化合物、氮氧化物及一氧化碳等）带来的环境污染越来越明显，汽车尾气的治理已经迫在眉睫。
（1）尾气中的CO主要来自于汽油的不完全燃烧。
①有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)=2C(s)+O₂(g) ΔH= +221kJ·mol^－1，简述该设想能否实现______（填“是”或“否”）依据是：_______________________________________。
②研究表明：反应CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)平衡常数随温度的变化如下表所示：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

该反应的ΔH______0（填“＞”或“＜”）若反应在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的浓度均为0.020mol·L^﹣1，在该条件下达到平衡时，CO的转化率为              。
（2）用CO做燃料电池电解NaCl溶液、FeCl₃和FeCl₂混合液的示意图如图1所示，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极，转移0.4mol e^-后，断开K。

①乙中产生的气体在标准状况下的体积为             。
②丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图2所示，反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要        mL 5.0mol·L^﹣1 NaOH溶液。
（3）电解法处理氮氧化合物是目前大气污染治理的一个新思路，原理是将NO_x在电解池中分解成无污染的N₂和O₂除去，如图示，两电极间是固体氧化物电解质，在一定条件下可自由传导O^2­-，电解池阴极反应为__________________。

（4）尾气中的碳氢化合物，如甲烷，可以用来制备氢气。其反应方程式为：
CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g) ΔH = ＋206.2kJ/mol  [其中投料比n(CH₄):n(H₂O)=1:1]。对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(P_B)代替物质的量浓度(c_B)也可表示平衡常数（记作K_P，分压=总压×物质的量分数）。平衡时CH₄的转化率与温度、压强（总压）的关系如图所示：

则p₁__ p₂ (填“＞”或“＜”)，p₂时M点的平衡常数K_P=________（小数点后保留3位）。

I：工业制硫酸时，利用接触氧化反应将SO ₂转化为SO ₃是一个关键步骤 。
（1）某温度下，2SO ₂（g）+O ₂（g）2SO ₃（g） △H="-197" kJ／mol。开始时在10 L的密闭容器中加入8．0 mol SO ₂（g）和20．0 mol O ₂（g），当反应达到平衡时共放出394kJ的热量，该温度下的平衡常数K=        （保留两位有效数字），若升高温度时，K将     （填“增大、减小或不变”）。
（2）若体积不变的条件下，下列措施中有利于提高SO₂的转化率条件是______（填字母）。
A．通入氧气 B．移出氧气 C．增大压强 D．减小压强 E．加入催化剂
（3）在硫酸工业生产过程中，有反应2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）(正反应为放热反应)，根据下表提供的不同条件下SO₂的转化率（%）的数据，试选择该反应的适宜条件（以V₂O₅作催化剂）温度____________；压强____________。

（4）能判断该反应达到平衡状态的依据是___________。
A. 容器的压强不变
B. 混合气体的密度不变
C. 混合气体中SO ₃的浓度不变
D. C（SO ₂）=C（SO ₃）
E. v 正（SO ₂）="v" 正（SO ₃）
F. v 正（SO ₃）="2v" 逆（O ₂）
II：研究化学反应原理对于生产生活是很有意义的。
（1）在0.10mol·L^-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH=8时，c（Cu²⁺）=________________mol·L^-1（Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）。
（2）若在0.1mol·L^-1硫酸铜溶液中通入H₂S气体，使Cu²⁺完全沉淀为CuS，此时溶液中的H⁺浓度是_______________mol·L^-1。

氢气是一种理想的“绿色能源”，下图为氢能产生与利用的途径

（1）上图中4个过程中能量转化形式有_____________。

A．2种

B．3种

C．4种

D．4种以上

（2）电解过程要消耗大量电能，而使用微生物作催化剂在阳光下即可分解

以上反应的△H₁_____________△H₂ (选填“>"、“<”或“=”)。
（3）已知H₂ O（1）→H₂ O(g)△H=" +44" mol·L^-1，依据右图能量变化写出氢气燃烧生成液态水的热化学方程式________________________________。
（4）氢能利用需要选择合适的储氢材料
①镧镍合金在一定条件下可吸收氢气形成氢化物：LaNi₅(s)+3H₂(g)LaNi₅H₆(s) △H<0，欲使LaNi₅H₆ (s)释放出气态氢，根据平衡移动原理，可改变的条件之一是___________。
②一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢，总反应：2C₇ H₈+6 H₂O(1)2C₇ H₁₄+3O₂ (g) 电解过程中产生的气体X为_________，电极A发生的电极反应式为____________。

乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：
（1）间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯（C₂H₅OSO₃H）。再水解生成乙醇。写出相应的反应的化学方程式                    。
（2）已知：乙烯气相直接水合反应如下：
C₂H₄(g)+H₂O(g)  C₂H₅OH(g)  H=-45.5KJ/mol
下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系（其中n(H₂O):n(C₂H₄)=1:1）

①计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=     （Kp表示用平衡分压代替平衡浓度计算出的平衡常数的值，分压=总压×物质的量分数）
②图中压强P₁、P₂、P₃、P₄的大小顺序为：         ，理由是        。
（3）若某温度下，反应C₂H₄(g)+H₂O(g)  C₂H₅OH(g)的平衡常数为Kp=0.05MPa^-1，体系总压为8.00MPa，各物质的量分数如下表所示。

物质	C2H4(g)	H2O(g)	C2H5OH(g)
物质的量分数	0.25	0.25	0.5

则v(正)    v(逆)（填“>”“<”“=”）。

汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：
（1）已知：2NO(g)+2CO(g)2CO₂(g)+N₂(g) △H=-746.5KJ/mol(条件为使用催化剂)
2C (s)+O₂(g)2CO(g)  △H=-221.0KJ/mol
C (s)+O₂(g)CO₂(g)    △H=-393.5KJ/mol
则N₂（g）+O₂（g）＝2NO（g） △H＝         kJ·mol^-1。
（2）T℃下，在一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表

时间/s	0	1	2	3	4	5
C(NO)10^-4  mol/L	10.0	4.50	C1	1.50	1.00	1.00
C(CO)10^-3  mol/L	3.60	3.05	C2	2.75	2.70	2.70

则c₁合理的数值为       （填字母标号）。
A．4.20      B．4.00      C．3.50     D．2.50
（3）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。根据下表设计的实验测得混合气体中NO的浓度随时间t变化的趋势如下图所示：

实验 编号	T/°C	NO初始浓 度/10^-3mol•L^-1	CO初始浓 度/10^-3mol•L^-1	催化剂的比 表面积/m^2•g^-1
①	350	1.20	5.80	124
②	280	1.20	5.80	124
③	280	1.20	5.80	82

则曲线I对应的实验编号为        。
（4）将不同物质的量的H₂O（g）和CO（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：H₂O(g)+CO(g)CO­₂(g)+H_2­­­(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	CO	H2
①	650	2	4	2．4	1．6	5
②	900	1	2	1．6	0．4	3
③	900	a	b	c	d	t

①实验组①中以v(CO₂)表示的反应速率为                 。
②若a＝2,b＝1，则c＝       ,达平衡时实验组②中H_2­­­O（g）和实验组③中CO的转化率的关系为：α₂ (H₂O)     α₃ (CO)（填“＜”、“＞”或“＝”)。
（5）CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准，该分析仪的工作原理类似于燃料电池，其中电解质是氧化钇（Y₂O₃）和氧化锆（ZrO₂）晶体，能传导O^2－。
①则负极的电极反应式为________________。

②以上述电池为电源，通过导线连接成图一。若X、Y为石墨，a为2L 0．1mol/L KCl溶液，写出电解总反应的离子方程式                              。电解一段时间后，取25mL上述电解后的溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到图二曲线（不考虑能量损失和气体溶于水，溶液体积变化忽略不计）。根据图二计算，上述电解过程中消耗一氧化碳的质量为__________g。

硫及其化合物有广泛应用。
（l）硫酸生产过程中涉及以下反应。已知25℃、10lkPa时：

则SO₂催化氧化为SO₃（g）的热化学方程式为                
（2）对于SO₂催化氧化为SO₃的反应。
①图甲是SO₂（g）和SO₃（g）的浓度随时间t的变化情况。反应从开始到达到平衡时，用O₂表示的平均反应速率为                 

②在一容积可变的密闭容器中充入20mol SO₂（g）和10mol O₂（g），O₂的平衡转化率随温度（T）、压强（p）的变化如图乙所示。则p₁与p₂的大小关系是p₁                p₂：（填“＞”“＜”或“=”）；A、B、C三点的平衡常数大小关系为        （），理由是          
（3）工业生产硫酸过程中，通常用氨水吸收尾气
①如果在25℃时，相同物质的量的SO₂与NH₃溶于水，发生反应的离子方程式为               
所得溶液中=                （填序号）。

②已知在25℃时NH₃·H₂O、H₂SO₃电离平衡常数如下表，则上述所得溶液中，各离子浓度由大到小的顺序为

研究和深度开发CO、CO₂的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。
（1）CO可用于炼铁
已知：

则CO 还原Fe₂O₃(s）的热化学方程式为                  。
（2）尾气中的CO 主要来自于汽油不完全燃烧。有人设想按下列反应除去CO：
，简述该设想能否实现的依据：                。
（3）CO₂ 和H₂充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：
测得CH₃OH 的物质的量随时间的变化如图所示。

①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ            KⅡ（填“＞”或“＝”或“＜”）。
②一定温度下，此反应在恒．压．容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是            。
a．容器中压强不变b．H₂的体积分数不变
c．c（H₂）＝3c（CH₃OH） d．容器中密度不变
e．2 个C＝O 断裂的同时有6 个H－H 断裂

（4）利用光能和光催化剂，可将CO₂和H₂O(g）转化为CH₄和O₂。紫外光照射时，在不同催化剂（I、II、III）作用下，CH₄产量随光照时间的变化如下图2。在0～15 小时内，CH₄的平均生成速率I、II 和III 从小到大的顺序为             （填序号）。
（5）以TiO₂／Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如下图3：
①当温度在           范围时，温度是乙酸生成速率的主要影响因素。
②Cu₂Al₂O₄难溶于水，可溶于浓硝酸并放出红棕色气体，写出反应的离子方程             。

发展储氢技术是氢氧燃料电池推广应用的关键。研究表明液氨是一种良好的储氢物质，其储氢容量可达17.6% （质量分数）。液氨气化后分解产生的氢气可作为燃料供给氢氧燃料电池。氨气分解反应的热化学方程式如下：2NH₃(g)N₂ (g) + 3H₂(g)     ΔH =＋92.4 kJ·mol^-1
请回答下列问题：
（1） 氨气自发分解的反应条件是                                 。
（2） 已知：2H₂ (g) + O₂ (g) = 2H₂O(g)  ΔH =" -" 483.6 kJ·mol^-1
NH₃(l)  NH₃ (g)     ΔH =" 23.4" kJ·mol^-1
则，反应4NH₃(l) + 3O₂ (g) = 2N₂ (g) + 6H₂O(g) 的ΔH =                                 。
（3） 研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。图1为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率。
①不同催化剂存在下，氨气分解反应的活化能最大的是          （填写催化剂的化学式)。
②恒温（T₁）恒容时，用Ni催化分解初始浓度为c₀的氨气，并实时监测分解过程中氨气的浓度。计算后得氨气的转化率α(NH₃)随时间t变化的关系曲线（见图2）。请在图2中画出：在温度为T₁，Ru催化分解初始浓度为c₀的氨气过程中α(NH₃) 随t变化的总趋势曲线（标注Ru-T₁）。

图1                               图2
③假设Ru催化下温度为T₁时氨气分解的平衡转化率为40%，则该温度下此分解反应的平衡常数K与c₀的关系式是：K =                          。
（4） 用Pt电极对液氨进行电解也可产生H₂和N₂。阴极的电极反应式是                。（已知：液氨中2NH₃(l)  NH₂^－ + NH₄^＋）

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
请回答下列有关含氮物质的问题：
（1）右图是1molNO2和1molCO反应生成CO2 和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式_____________________________________；

恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是___(填序号)。

A．容器内混合气体颜色不再变化

B．容器内的压强保持不变

C．v逆(NO2)＝v正(NO)

D．容器内混合气体密度保持不变

（2）汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：
N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH>0，已知该反应在2404℃时，平衡常数K＝64×10－4。
该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10－1 mol/L、4.0×10－2 mol/L和3.0×10－3 mol/L，此时反应_______(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)。
（3）肼－空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。总电池反应为N2H4+O2 = N2+2H2O。该电池放电时，负极的电极反应式是_________。
（4）盐酸肼（N2H6Cl2）是一种重要的化工原料，属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH4Cl类似。写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式_____________________________________。

已知一定温度和压强下，在容积为1 L的密闭容器中充入1mol A和1mol B，保持恒温恒压下反应：A(g) + B(g)C(g)  △H<0。2min达到平衡时，C的物质的量浓度为0.4mol/L。试回答有关问题：
（1）C的反应速率为           。
（2）升温时，C的反应速率_______（填“加快”、“减慢”或“不变”）。
（3）A的转化率为        。
（4）若平衡时，保持容器压强不变，充入惰性气体，则平衡_______。

A．一定向正反应方向移动

B．一定向逆反应方向移动

C．一定不移动

D．不一定移动

（5）反应达到平衡时，C的体积分数为_______；
（6）平衡常数K的值为          （用分数表示）。

二甲醚（DME）一种清洁的替代燃料，不含硫，不会形成微粒，而且与汽油相比，排放的NO₂更少，因此是优良的柴油机替代燃料。工业上利用一步法合成二甲醚的反应如下（复合催化剂为CuO/ZnO/Al₂O₃）：2CO（g)+4H₂（g)CH₃OCH₃（g)+H₂O（g) △H= -204．7kJ/mol。
（1）若反应在恒温、恒压下进行，以下叙述能说明该反应达到平衡状态的是              。

A．CO和H2的物质的量浓度比是1：2

B．CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率的2倍

C．容器中混合气体的体积保持不变

D．容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变

E．容器中混合气体的密度保持不变
（2）600℃时，一步法合成二甲醚过程如下：
CO（g)+2H₂（g)=CH₃OH（g)          △H₁=-100．46kJ/mol
2CH₃OH（g)=CH₃OCH₃（g)+H₂O（g)    △H₂
CO（g)+H₂O（g)=CO₂（g)+H₂（g)    △H₃=-38．7kJ/mol，则△H₂=              。
（3）复合催化剂的制备方法之一是Na₂ CO₃共沉淀法：制备1 mol/L的硝酸铜，硝酸锌和硝酸铝的水溶液。然后向盛有去离子水的烧杯中同时滴加混合硝酸盐溶液和1 mol/L的Na₂CO₃水溶液，70℃下搅拌混合。沉淀后过滤，洗涤沉淀物，80℃下干燥12小时，然后500℃下焙烧16小时。请写出上述过程中硝酸铝与Na₂CO₃水溶液反应的离子方程式：           。
（4）以DME为燃料，氧气为氧化剂，在酸性电解质溶液中用惰性电极制成燃料电池，则通入氧气的电极是电源的     （填正、负）极，通入DME的电极反应为                  。