高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

(15分)最近科学家提出“绿色自由”构想：把含有大量CO₂的空气吹入碳酸钾溶液中，再把CO₂从溶液中提取出来，并使之与氢气反应生成可再生能源甲醇。其工艺流程如图所示：

（1）写出分解池中反应的化学方程式为_______________；
（2）在合成塔中，若有4.4kg CO₂与足量H₂恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出4947kJ的热量，试写出该反应的热化学方程式_______________；
（3）已知合成塔中的反应是可逆的，根据平衡移动原理，低温有利于原料气的转化，而实际生产中采用300℃的温度，其原因可能是_______________；
（4）“绿色自由”构想流程中常包括物质的“循环利用”，上述流程中能体现“循环利用”的物质除碳酸钾溶液外，还包括________(化学式)。
（5）300℃时，将CO和H₂按1:3的体积比充入密闭容器中，CO₂的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题：

①若其他条件不变，将A点的体积压缩至原来的一半，一段时间后反应再达平衡是，与原平衡比较下列说法正确的是________。

A．CO2的浓度减小

B．正反应速率增大，逆反应速率减小

C．CO2和H2的体积比为1:3

D．CH3OH的体积分数增大

②将1.0molCO₂和3.0molH₂置于体积不变的密闭容器中，2min时反应达到平衡，此时体系总压强为0.10MPa，用H₂表示的反应速率为1.2mol/(L·min)，则密闭容器的体积是____L。
（6）甲醇可制作燃料电池。以氢氧化钾溶液为电解质的负极反应式是__________。当转移的电子的物质的量为_______mol时，参加反应的氧气的体积是6.72L(标准状况下)。

空气中CO₂的含量及有效利用，已经引起各国的普遍重视
Ⅰ: 目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) ，△H＝－49.0kJ/mol；测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图甲所示。

（1）前3min内，平均反应速率v(H₂)＝          mol·L^－1·min^－1。此温度下该反应的平衡常数为         （保留两位小数，注意要写单位）。
（2）下列措施中，既能使反应加快，又能使n(CH₃OH)／n(CO₂)增大的是             。
A．升高温度                          B．充入惰性气体
C．将H₂O(g)从体系中分离              D．再充入1mol H₂
（3）图乙中t₅时引起平衡移动的条件是               。（填序号）

A．升高温度     B．增大反应物浓度   C．使用催化剂    D．增大体系压强
（4）反应达到平衡后，若向反应体系再加入CO₂(g)、H₂(g) 、CH₃OH(g)、H₂O(g)各1mol，化学平衡            （填“正向”、“逆向”或“不”）移动。
Ⅱ:利用CO₂(g)＋CH₄(g)2CO(g)＋2H₂(g)将CO₂转化成燃料气。T℃时，在恒容密闭容器中通入物质的量均为0.1 mol的CH₄与CO₂，发生上述反应，吸收热量Q₁kJ，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示

（5）下列事实能说明该反应达到平衡的是(    )
a．CO的物质的量不再发生变化
b．混合气体的密度不再发生变化
c．v正（CO₂）=  2v逆（H₂）
d．混合气体压强不再发生变化
e．单位时间内生成n mol CH₄的同时消耗2n mol H₂
（6）据图可知P₁、P₂、P₃、P₄由小到大的顺序是                。
（7）若将上述容器改为恒压容器（反应前体积相同），起始时通入物质的量均为0.1 mol的CH₄与CO₂，相同的温度下充分反应达到平衡后，放出热量Q₂ kJ，
则Q₁            Q₂（填 “>”“=”或“<”）
Ⅲ: 设反应①Fe(s)+CO₂(g)FeO(s)+CO(g) 和反应②Fe(s)+H₂O(g)FeO(s)+H₂(g)的平衡常数分别为K₁、K₂，在不同温度下，  K₁、K₂的值如下表所示：

T(K)	K1	K2
973	1.47	2.36
1173	2.15	1.67

（8）现有反应CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)，是                  （填“吸”或“放”）热反应。

t℃时，将3molA和2molB气体通人体积为2L的密闭容器中(容积不变)，发生如下反应：3A(气)+B(气) xC(气)，2min时反应达到平衡状态(温度不变)，剩余1.8molB，并测得C的浓度为O.4mol/L，请填写下列空白：
（1）x=__________。
（2）比较达到平衡时，A、B两反应物的转化率：α(A)________α(B)(填>、=或<)
（3）若继续向原平衡混合物的容器中通人少量氦气(氦气和A、B、C)都不反应)后，下列说法中正确的是____________(填写字母序号)
A．化学平衡向正反应方向移动
B．化学平衡向逆反应方向移动
C．化学平衡不会发生移动
D．正、逆反应的化学反应速率将发生同等程度的改变
（4）在t℃时，若向原平衡混合物的容器中再充入amolC，欲使达到新的平衡时，各物质的物质的量分数与原平衡相同，则至少应再充入__________(填A或B)________mol(用a表示)，

硫-氨热化学循环制氢示意图如下：

（1）反应1的离子方程式为                         。
（2）反应2能量转化主要方式为                        。
（3）反应3中控制反应条件很重要，不同条件下硫酸铵分解产物不同。若在400℃时分解，产物除水蒸气外还有A、B、C三种气体，A是空气中含量最多的单质，B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，C能使品红溶液褪色。则400℃时硫酸铵分解的化学方程式为                       。
（4）反应4是由(a)、(b)两步反应组成：
H₂SO₄(l) =SO₃(g) +H₂O(g),H=+177kJ•mol^－1……(a)
2SO₃(g)2SO₂(g) + O₂(g)，H="+196" kJ•mol^－1……(b)
①则H₂SO₄(l)分解为SO₂(g)、O₂(g)及H₂O(g)的热化学方程式为：                    。
②在恒温密闭容器中，控制不同温度进行SO₃分解实验。以SO₃起始浓度均为cmol·L^－1，测定SO₃的转化率，结果如图，图中Ⅰ曲线为SO₃的平衡转化率与温度的关系，Ⅱ曲线表示不同温度下反应经过相同反应时间且未达到化学平衡时SO₃的转化率。

i）图中点X与点Z的平衡常数K：K(X)         K(Z)（选填：＞，＜，＝）；
ii）Y点对应温度下的反应速率：v(正)         v(逆)（选填：＞，＜，＝）；
iii）随温度的升高，Ⅱ曲线逼近Ⅰ曲线的原因是：                       。

空气质量与我们的健康息息相关，目前我国通过监测6项污染物的质量浓度来计算空气质量指数(AQI)，SO₂、NO₂和CO是其中3项中的污染物。
（1）一定温度下，向固定体积为2 L的密闭容器中充入SO₂和NO₂各1 mol，发生反应SO₂(g)＋NO₂(g)  SO₃(g)＋NO(g)，测得上述反应5 min末到达平衡，此时容器中NO与NO₂的体积比为3︰1，则这段时间内SO₂的反应速率υ(SO₂)＝            ，此反应在该温度下的平衡常数K＝             。

（2）甲醇日趋成为重要的有机燃料，通常利用CO和H₂合成甲醇，其反应的化学方程式为CO(g)＋2H₂(g)  CH₃OH(g)。今在一容积可变的密闭容器中，充有10 mol CO和20 mol H₂用于合成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如图所示：
①上述合成甲醇的反应为            反应(填“放热”或“吸热”)。
②A、B、C三点的平衡常数K_A、K_B、K_C的大小关系为                         。A、B两点对应的压强大小关系是P_A            P_B(填“大于”、 “小于”或“等于”)。
③若将达到平衡状态A时生成的甲醇用于构成甲醇一氧气燃料电池，电解质溶液为KOH浓溶液，则该电池工作时正极的电极反应式为            ，理论上通过外电路的电子最多为          mol。

二甲醚（CH₃OCH₃）是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气（组成为H₂、CO和少量的CO₂）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应： 甲醇合成反应：
（i）CO(g) + 2H₂(g) = CH₃OH(g)   △H₁ = -90.1kJ•mol^-1
（ii）CO₂(g) + 3H₂(g) = CH₃OH(g) + H₂O(g)   △H₂  = -49.0kJ•mol^-1
水煤气变换反应：
（iii）CO(g) + H₂O(g) = CO₂(g) + H₂ (g)   △H₃  = -41.1kJ•mol^-1
二甲醚合成反应：
（iV）2 CH₃OH(g) = CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)   △H₄  = -24.5kJ•mol^-1
（1）分析二甲醚合成反应（iV）对于CO转化率的影响                     。
（2）由H₂和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为                  根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响：             。
（3）有研究者在催化剂（含Cu—Zn—Al—O和Al₂O₃）、压强为5.0MPa的条件下，由H₂和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是：                           。

在溶液中，反应A+2BC分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)="0.100" kJ·mol^-1、c(B)="0.200" kJ·mol^-1及c(C)="0" kJ·mol^-1。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。

请回答下列问题：
（1）与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件；所改变的条件分别：
②_______________；③_______________。
（2）实验②平衡时B的转化率为_________；该反应的△H _____0；(填“＞”、“＜”、或“＝”)理由是_________________________________________。
（3）该反应进行到4.0min时的平均反应速率：实验③：v(B)＝___________________。

减少污染、保护环境是全世界最热门的课题。
I．CO在催化剂作用下可以与H₂反应生成甲醇：
①CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)，△H₁
（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

化学键	H-H	C-O	C   O	H-O	C-H
E/(kJ·mol^-1)	436	343	876	465	413

由此计算△H₁=                     。
（2）图1中能正确反映反应①平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线为         (填曲线标记字母)，其判断理由是                                     。
    
（3）在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H₂，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图2。
①P₁         P₂(填“大于”或“小于”)，其判断理由是                              。
②M、N、Q三点平均速率ν_(M)、ν_(N)、ν_(Q)大小关系为                             。
③M、N、Q三点平衡常数K_M、K_N、K_Q大小关系为                               。
II．一定量的CO₂与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO₂(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示。已知：气体分压(P_分)= 气体总压(P_总)× 体积分数。

完成下列填空：
①650℃时，反应达平衡后CO₂的转化率为                                    。
②T℃时，若充入等体积的CO₂和CO，平衡            (填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)
③925℃时，P_总=1/96MPa，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K_P=                   。

已知A(g)+B(g) C(g)+D(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	0.6	0.4

回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数表达式K=           ，△H         0（填“<”“ >”“ =”)；
（2）830℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)="0.003" mol·L^-1·s^-1，则6s时c(A)=            mol·L^-1， C的物质的量为           mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为              ，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A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(A)不随时问改变    d．单位时间里生成C和D的物质的量相等
（4）1200℃时反应C(g)+D(g)  A(g)+B(g)的平衡常数的值为              。

2015年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)2CO₂(g)+N₂(g)在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如图所示。

据此判断：
①该反应的平衡常数表达式为                     。
②该反应的ΔH           0（选填“＞”、“＜”）。
③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S₁＞S₂，在右图中画出c(CO₂)在T₂、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。
CH₄(g)＋2NO₂(g) = N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)  △H =－867kJ·mol^－1
2NO₂(g) N₂O₄(g)   △H =－56.9kJ·mol^－1
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(g)的热化学方程式                    。
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图。

写出上述光电转化过程的化学反应方程式             。催化剂a、b之间连接导线上电子流动方向是        (填a→b或b→a)。

铁可以形成多种氧化物、氢氧化物和盐类。铁与二氧化碳、水在某一密闭体系中反应情况如下表所示：

化学反应	平衡常数	温度
973K	1173K
ⅠFe(s)+CO2(g)= FeO(s)+CO(g)	K1	1.47	2.15
ⅡFe(s)+H2O(g)= FeO(s)+H2(g)	K2	2.38	1.67
ⅢCO(g)+H2O(g)= CO2(g)+H2(g)	K3	？	？

完成下列填空：
（1）反应Ⅰ是________（选填“吸热”，“放热”）反应。根据反应Ⅰ与Ⅱ可以推导出同温下K₁、K₂与K₃之间的关系，则K₃=________（用K₁、K₂表示）。
（2）973K时，若反应Ⅲ在一个容积为2L的反应容器内2min时达到平衡，有3mol电子发生转移，则在2min内v（CO₂）=__________。若压缩容器的容积为原来的一半，平衡将________移动（选填“向左”，“向右”，“不”），CO₂的浓度将________（选填“增大”，“减小”，“不变”）。使该反应的平衡转化率及平衡常数都增大的措施有________。

BCl₃是重要的化工原料，其沸点12℃。500℃时，向2L的密闭容器中按一定比例投入B₂O₃、C、Cl₂，模拟工业制取三氯化硼的反应如下：B₂O₃(s) + 3C(s) + 3Cl₂(g)  2BCl₃ (g) + 3CO(g)。
（1）反应起始至3min时固体质量减少了15.9克，则氯气的平均反应速率为_____________。
（2）反应至4min时达到平衡，则下列说法正确的是____________（填序号）。
A．3min时，CO的消耗速率大于氯气的消耗速率
B．2min至4min时BCl3的生成速率比0至2min时的快
C．反应起始至平衡，气体的密度不断增大
D．达到平衡后，容器内的压强不再变化
（3）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。

①A、D之间导线中电子移动方向为_______________。(用A、D表示)
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η＝____________________。
(η＝×100%，计算结果保留小数点后1位)

大气污染越来越成为人们关注的问题，工业生产尾气中的氮氧化物必须脱除(即脱硝)后才能排放。
（1）已知：

CH₄可用于脱硝，其热化学方程式为：

已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

由此计算△H₃=          kJ·mol^-1，C-H化学键键能E=          kJ·mol^-1。
（2）反应2CO(g) +2NO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)也可用于脱硝，图1为该反应过程中NO的平衡转化率a(NO)与温度、压强的关系[其中初始c(CO)和c(NO)均为1mol．L^-1]，计算该反应在200cC时的平衡常数K=__       ，图中压强(P₁、P₂、P₃)的大小顺序为_____________。

（3）有人利用电化学方法将CO和NO转化为无毒物质。装置如图2所示
①电极a是       极；②电极b的电极反应式是                    。
（4）新型臭氧氧化技术利用具有极强氧化性的0，对尾气中的NO脱除，反应为NO(g)+O₃(g)=NO₂(g)+O₂(g)，在一定条件下，将NO和0，通人密闭容器中并不断加热发生反应(温度不超过各物质的分解温度)，NO₂的体积分数妒(NO₂)随时间变化如图3所示，可以发现t₁s后NO。的体积分数下降，其可能的原因是__________。研究小组通过增大比值提高NO的平衡转化率，却发现当>1时，NO₂的物质的量减小，可能原因是________________。

甲醇是重要的燃料，有广阔的应用前景：工业上一般以CO和为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）           △H₁=﹣116kJ•mol^﹣1
（1）下列措施中有利于增大该反应的反应速率且利于反应正向进行的是___________。
a．随时将CH₃OH与反应混合物分离      b．降低反应温度
c．增大体系压强                      d．使用高效催化剂
（2）已知：CO（g）+O₂（g）═CO₂（g） △H₂=﹣283kJ•mol^﹣1
H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g） △H₃=﹣242kJ•mol^﹣1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO₂和水蒸气时的热化学方程式为________________________。
（3）在容积为2L的恒容容器中，分别研究在三种不同温度下合成甲醇，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2mol）与CO平衡转化率的关系．请回答：

①在图中三条曲线，对应的温度由高到低的顺序是_________________。
②利用a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下CH₃OH（g）CO（g）+2H₂（g）的平衡常数：K=_______________。
（4）恒温下，分别将1molCO和2molH₂置于恒容容器I和恒压容器Ⅱ中（两容器起始容积相同），充分反应．
①达到平衡所需时间是I_________Ⅱ（填“＞”、“＜”或“=”，下同）．达到平衡后，两容器中CH₃OH的体积分数关系是I________Ⅱ。
②平衡时，测得容器I中的压强减小了30%，则该容器中CO的转化率为_______。

在一定温度下，10L恒容密闭容器中加入0.05molSO₂、0.03molO₂，反应为：
2SO₂(g)+O₂(g)=2SO₃(g) ΔH<0，经10min后反应达到平衡，测得C(SO₃)=0.004mol/L
(1) SO₂的转化率为          ，若在原平衡的基础上再加入0.05molSO₂、0.03molO₂达到平衡时，SO₂的转化率将            （填增大、减小或不变）
(2) 用SO₂表示该反应的反应速率为                                
(3) 平衡时容器内气体压强与反应前的压强之比         (最简整数比)
(4) 平衡时体系中SO₃的百分含量（体积分数）                     
(5) 平衡常数K=        ；升高温度K将           （填增大、减小或不变）；假如某时刻时SO₂为0.02mol，该反应向              （填正向、逆向或不）移动。