高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

(12分）研究NO_2、SO_{2 、}CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
（1）NO₂可用水吸收，相应的化学反应方程式为               。利用反应6NO₂＋ 8NH₃7N₅＋12 H₂O也可处理NO₂。当转移1.2mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下是        L。
（2）已知：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）   ΔH="-196.6" kJ·mol^-1
2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）   ΔH="-113.0" kJ·mol^-1
则反应NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）的ΔH=          kJ·mol^-1。
一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，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．混合气体颜色保持不变
c．SO₃和NO的体积比保持不变
d．每消耗1 mol SO₃的同时生成1 molNO₂
（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应ΔH         0（填“>”或“ <”）。实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是                    。

合成氨尿素工业生产过程中涉及到的物质转化过程如下图所示。

（1）天然气在高温、催化剂作用下与水蒸气反应生成 H₂和 CO 的化学化学方程式为__________________;
（2）右图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为1：3时，平衡混合物中氨的体积分数。

①分别用υA(NH₃)和υB(NH₃)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率，则υ_A (NH₃)          υ_B (NH₃)（填“>”、“<”或“=”）。
②在相同温度、当压强由p₁变为p₃时，合成氨反应的化学平衡常数         。（填“变大”、“变小”或“不变”）。
（3）NH₃(g) 与CO₂₍g) 经过两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如下：

NH₃(g) 与CO₂(g) 反应生成尿素的热化学方程式为                          
人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图所示。

阳极室中发生的反应依次为_________________、_________________。
（4）运输氨时，不能使用铜及其合金制造的管道阀门。因为在潮湿的环境中，金属铜在有NH₃存在时能被空气中的O₂氧化，生成Cu(NH₃)₄²⁺，该反应的离子方程式为                 。

用Cl₂生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。反应A：4HCl(g)＋O₂(g)2Cl₂(g)＋2H₂O(g)。
（1）研究表明反应A通过如下图所示的催化剂循环实现。

反应①为：2HCl(g)＋CuO(s)H₂O(g)＋CuCl₂(g)  ΔH₁
反应②生成1molCl₂(g)的反应热为ΔH₂，则A反应的反应热表示为             。(用ΔH₁和ΔH₂表示)。
（2）反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，且部分化学键断裂示意图如下：

①H₂O的电子式是            ，反应A的热化学方程式是              。
②断开1 mol H—O键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为          kJ，H₂O中H—O 键比HCl中H—Cl键             （填“强”或“弱”）。
（3）新型RuO₂催化剂对上述HCl转化为Cl₂的总反应具有更好的催化活性。

实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的ɑ_HCl—T曲线如上图所示，若压缩体积使压强增大，画出相应ɑ_HCl—T曲线的示意图，并简要说明理由          。

甲醇既是重要的化工原料，又可称为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO₂和H₂)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：
①CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g) ΔH₁=－99 kJ·mol^－1
②CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g) ΔH₂="—58" kJ·mol^－1
③CO₂(g)＋H₂(g) CO(g)＋H₂O(g) ΔH₃=＋41 kJ·mol^－1
回答下列问题：
（1）反应①的化学平衡常数K的表达式为               。下图中能正确反映该反应平衡常数K随温度变化关系的曲线为            (填“a”或“b”)，其判断理由是               。

（2）合成气的组成时，体系中的CO平衡转化率(a)随温度升高而减小，分析其主要原因有：反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；还有             。
（3）若在一定条件下，容积恒定为VL的反应室中充入amolCO与2amolH₂，在催化剂作用下仅发生反应①，下列措施一定使c(CH₃OH)/c(CO)增大的是           （填字母）。

A．升高温度	B．充入Ar(g)使体系的总压增大
C．恒温恒容再充入H2	D．恒温恒容再充入a mol CO和2a mol H2

在一定温度下，把2molSO₂和1molO₂通入一个一定容积的密闭容器里，发生反应：2SO₂+O₂   2SO₃，当此反应进行到一定程度时，就达到化学平衡状态。若该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始时SO₂、O₂和SO₃的物质的量，如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时完全相同。填写下列空白：
（1）若a = 0．5mol，则b =               。
（2）a、b、c取值必须满足的一般条件是（用两个方程式表示，其中一个只含a、c，另一个只含b、c）

NH₃经一系列反应可以得到HNO₃和NH₄NO₃，如下图所示。

（1）I中，NH₃和O₂在催化剂作用下反应，其化学方程式是                    。
（2）II中，2NO(g)+O₂(g) 2NO₂(g) 。起始时容器充入1molNO、0.5molO₂，分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p₁、p₂)下随温度变化的曲线(如下图)。
①比较p₁、p₂的大小关系                  。
②在温度为500℃、压强为p₂条件下，平衡混合气中NO₂的体积分数                  。

（3）III中，将NO₂(g)转化成N₂O₄(l)，再制备浓硝酸。
①已知：2NO₂(g) N₂O₄(g)  ΔH₁    2NO₂(g) N₂O₄(l)  ΔH₂

A                      B                     C
反应过程中能量变化正确的是                （填序号）。
②N₂O­₄与O₂、H₂O化合的化学方程式                     。

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破。工业上以天然气为原料合成氨。其生产工艺如下：造气阶段→转化阶段→分离净化→合成阶段
（1）造气阶段的反应为：CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g)  ΔH＝＋206.1 kJ/mol
①在一密闭容器中进行上述反应，测得 CH₄的物质的量浓度随反应时间的变化如下图1所示。反应中处于平衡状态的时间为             、              ；10 min时，改变的外界条件可能是             。
②如图2所示，在初始容积相等的甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH₄和H₂O。在相同温度下发生反应，并维持反应过程中温度不变。则达到平衡时，两容器中CH₄的转化率大小关系为：α_甲(CH₄)         α_乙(CH₄)；

（2）转化阶段发生的可逆反应为： CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)
一定温度下，反应的平衡常数为K＝1。某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表：

CO	H2O	CO2	H2
0.5 mol	8.5 mol	2.0 mol	2.0 mol

此时反应中正、逆反应速率的关系式是              （填序号）。
a．v(正)＞v(逆)     b．v(正)＜v(逆)      c．v(正)＝v(逆)     d．无法判断
（3）合成氨反应为：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  ∆H=－92.4kJ•mol ‾¹
①依据温度对合成氨反应的影响，在下图坐标系中，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，NH₃物质的量变化的曲线示意图。
②根据勒夏特列原理，简述提高合成氨原料转化率的一种方法               。

（4）工业合成氨的热化学方程式为
N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)，ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1。
在某压强恒定的密闭容器中加入2 mol N₂和4 mol H₂，达到平衡时，N₂的转化率为50%，体积变为10 L。求：
①该条件下的平衡常数为_________；
②若向该容器中加入a mol N₂、b mol H₂、c mol NH₃，且a、b、c均大于0，在相同条件下达到平衡时，混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同。反应放出的热量________(填“>”“<”或“＝”)92.4 kJ。

将2molSO₂和1molO₂混合置于体积可变，压强恒定的密闭容器中，在一定温度下发生如下反应：2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)；△H﹤0，当反应进行到时间t₁点时达到平衡状态，测得混合气体总物质的量为2.1 mol。试回答下列问题：
（1）反应进行到t₁时，SO₂的体积分数为                ；
（2）若在t₁时充入一定量的氩气（Ar）,SO₂的物质的量将              （填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）若在t₁时升温，重新达到平衡状态，新平衡混合物中气体的总物质的量           2.1mol（填“<”、“>”或“=”），简单说明原因                               ；
（4）若其它条件不变，在t₁时再加入0.2molSO₂、0.1molO₂  和1.8molSO₃，在图中作出从t₀→t₁→t₂点这段时间内SO₂的物质的量变化曲线。

（一）向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应： x A（g） +2B（s）y C（g）； △H <0在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如下图。请回答下列问题：

（1）0～l0min容器内压强____            （填“变大”，“不变”或“变小”）
（2）推测第l0min引起曲线变化的反应条件可能是                       ；第16min引起曲线变化的反应条件可能是____             ；
①减压；②增大A的浓度；③增大C的量；④升温；⑤降温；⑥加催化剂
（3）若平衡I的平衡常数为K₁，平衡Ⅱ平衡常数为K₂，则K₁ __________ K₂（填“>”“=”或“<”）
（二） 尿素是蛋白质代谢的产物，也是重要的化学肥料。工业合成尿素反应如下：
2NH₃（g）+CO₂（g）CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）
（1）在一个真空恒容密闭容器中充入CO₂和NH₃发生上述反应合成尿素，恒定温度下混合气体中的氨气含量如图所示。

A点的正反应速率v_正（CO₂）_______B点的逆反应速率v_逆（CO₂）（填“＞”、“＜”或“＝”）；氨气的平衡转化率为________________________。
（2）氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物。将体积比为2:1的NH₃和CO₂混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中，在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡：2NH₃（g）＋CO₂（g） NH₂COONH₄（s） 关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是________________
A．分离出少量的氨基甲酸铵，反应物的转化率将增大
B．平衡时降低体系温度，CO₂的体积分数下降
C．NH₃的转化率始终等于CO₂的转化率
D．加入有效的催化剂能够提高氨基甲酸铵的产率

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。请回答：
（1）某温度下，向2 L的密闭容器中充入N₂和O₂各1 mol，5分钟后O₂的物质的量为0.5 mol，则NO表示的反应速率_____________。
（2）将N₂、O₂的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，下列变化趋势正确的是_____________（填字母序号）。

（3）向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N₂和O₂，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比，此时平衡混合气中NO的体积分数___________。（填“变大”、“变小”或“不变”）
（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^－2mol/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”），理由是____________________。

（本小题满分14分）
T₁温度下，体积为 2L的恒容密闭容器，加入4.00mol X，2.00mol Y，发生化学反应 2X(g)+Y(g)
3M(g)+N(s) △H<0。部分实验数据如表格所示。

（1）前500s反应速率v(M)= _____________，该反应的平衡常数K=_____________。
（2）若该反应在恒温恒压容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是____________（填序号）
A．X的消耗速率与M的消耗速率相等
B．混合气体的平均相对分子质量不变
C．v(Y)与v(M)的比值不变
D．固体的总质量不变
（3）该反应达到平衡时某物理量随温度变化如下图所示。纵坐标可以表示的物理量有哪些_____________。

A．Y的逆反应速率
B．M的体积分数
C．混合气体的平均相对分子质量
D．X的质量分数
（4）反应达到平衡后，若再加入3.00molM，3.00molN，下列说法正确的是_____________。
A．平衡不移动
B．重新达平衡后，M的体积分数小于50%
C．重新达平衡后，M的物质的量浓度是原平衡的1.5倍
D．重新达平衡后，Y的平均反应速率与原平衡相等
E．重新达平衡后，用X表示的v(正)比原平衡大
（5）若容器为绝热恒容容器，起始时加入4.00molX，2.00molY，则达平衡后M的物质的量浓度_____________1.5mol/L(填“>”、“=”或“<”)，理由是__________________。

甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气（主要成分为CO、CO₂和H₂）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：
① CO(g) + 2H₂(g)CH₃OH(g)               △H₁
② CO₂(g) + 3H₂(g)CH₃OH（g）+ H₂O(g)     △H₂
③ CO₂(g) + H₂(g)CO(g) + H₂O(g)         △H₃
回答下列问题：
（1）已知

化学键	H-H	C-O	C＝O	H-O	C-H
E/（kJ.mol^-1）	436	343	1076	465	413

则△H₁=         kJ.mol^-1
（2）图1中能正确表现反应①的平衡常数K随温度变化关系的曲线为              （填曲线标记字母），判断理由是                         。

（3）合成气的组成n(H₂)/n(CO+CO₂)=2.60时体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而          （填“增大”或“减小”）原因是                    。
图2中的压强由大到小为             ，判断理由是                          。

(14分)氮元素能形成多种多样的化合物。请回答：
（1）298 K时，在2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO₂(g)N₂O₄(g) ΔH＝-a kJ/mol (a>0) 。N₂O₄的物质的量浓度随时间变化如下图。达平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，回答下列问题：

①298k时，该反应的平衡常数为               L·mol^－1（精确到0.01）；
②下列情况不能用来判断该反应是否处于平衡状态的是               ；
A．混合气体的密度保持不变；
B．混合气体的颜色不再变化；
C．混合气体的气体压强保持不变
③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO₂)="0.6" mol、n(N₂O₄)=1.2mol，则此时v(正)        v(逆)（填 “>”、“<”或“=”）。
（2）常温条件下，向100 mL 0.1mol·L^－1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1 mol·L^－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如下图所示。试分析图中a、b、c、d、e五个点（该条件下硫酸第二步电离是完全的）。

①a点溶液的pH_________1(填“>”“<”或“=”)；
②b点溶液中发生水解反应的离子是____________；
③c点溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序为                ；
④d、e点对应溶液中，水电离程度大小关系是d           e（填“>”、“<”或“=”）。

在恒温、恒容的1L密闭容器中，混合气体X、Y、Z的物质的量n与时间t 的关系如下表所示：X(g)＋3Y(g)2Z(g)  △H ＜0

t/ min n/ mol	0min	2min	4min	6min	8min
n（X）	0.2	0.15	0.1	0.1	0.05
n（Y）	0.6	0.45	0.3	0.3	0.5
n（Z）	0	0.1	0.2	0.2	0.3

（1）第6min末改变了什么条件到达第8分钟的平衡状态：                   。
（2）在相同温度下，若1L容器为体积可变的密闭容器，充入0.2molX 、0.6molY，达到平衡时n(Z)="bmol" ，则b          0.2（填“＜”、“＞”或“＝”），平衡时容器的体积V =           (用含b的式子表示)
（3）维持温度和压强不变，第6min的平衡体系中再通入0.2molX和0.6molY，达到新平衡时Z的物质的量
（4）维持温度和体积不变，在第6min的平衡体系中再通入0.2molX和0.6molY，达到新平衡时Z的体积分数            （填“增大”、“减小”或“不变”）

工业上可以利用废气中的CO₂为原料制取甲醇，其反应方程式为：CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O。请回答下列问题：
（1）已知常温常压下下列反应的能量变化如下图所示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式__                 ，该反应的△S____________0（填“>”或“<”或“=”），在_______________情况下有利于该反应自发进行。
（2）如果上述反应方程式的平衡常数K值变大，则该反应__      （选填编号）。

A．一定向正反应方向移动

B．在平衡移动时正反应速率先增大后减小

C．一定向逆反应方向移动

D．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大

（3）若反应的容器容积为2．0L，反应时间4．0 min，容器内氢气的质量减少了4.8g，在这段时间内CO₂的平均反应速率为                     。