高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

Ⅰ．某温度下，向某密闭容器中加入1 mol N₂和3 mol H₂，使之反应合成NH₃，平衡后测得NH₃的体积分数为m。若温度不变，只改变起始加入量，使之反应平衡后NH₃的体积分数仍为m。假设N₂、H₂、NH₃的加入量（单位：mol）用x、y、z表示，应满足：
（1）恒定温度、体积
①若x = 0，y = 0，则z =                      ；
②x、y、z应满足的一般条件是                   。
（2）恒定温度、压强
①若x = 0，y = 0，则z 为              ；
②x、y、z应满足的一般条件是               。
Ⅱ．将2mol H₂O和2mol CO置于1L容器中，在一定条件下，加热至高温，发生如下可逆反应：2H₂O(g)  2H₂＋O₂、2CO＋O₂ 2CO₂
（1）当上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能同时是         和              ，或             和             。(填它们的分子式)
（2）若平衡时O₂和CO₂的物质的量分别为： n(O₂)_平＝a mol， n(CO₂)_平＝b mol。试求n(H₂O)_平＝             。 (用含a、b的代数式表示)

工业上用CO生产燃料甲醇。一定温度和容积条件下发生反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。图1表示反应中的能量变化；图2表示一定温度下，在体积为1L的密闭容器中加入2mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH(g)的浓度随时间变化。

请回答下列问题：
（1）在“图1”中，曲线             (填“a”或“b”)表示使用了催化剂；没有使用催化剂时，在该温度和压强条件下反应CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)的△H=            。
（2）下列说法正确的是
A．起始充入的CO的物质的量为1mol
B．增加CO的浓度，H₂的转化率会增大
C．容器中压强恒定时，反应达到平衡状态
（3）从反应开始到建立平衡，v(CO)=           ；达到平衡时，c(H₂)=         ，该温度下CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)的化学平衡常数表达式为                 。达到平衡后若保持其它条件不变，将容器体积压缩为0.5L，则平衡              移动 (填“正向”、“逆向”或“不”)。
（4）已知CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g)；ΔH＝－193kJ/mol， 又知H₂O(l)= H₂O(g)；ΔH＝＋44 kJ/mol，请写出32g的CH₃OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式                  。

工业制硫酸生产流程如下图：

催化室的反应为：2SO₂+O₂2SO₃ △H<0
（1）在沸腾炉中，需要将黄铁矿粉碎的目的是           。
（2）在催化反应室，下列措施中有利于提高SO₂平衡转化率的有             。（填写编号）
a．减少压强       b．升高温度       c．不断补充空气      d．及时分离出SO₃
（3）在450℃、常压和钒催化条件下，在容积为VL的恒容容器中加入2n molSO₂和n molO₂
判断反应达到平衡状态的标志是             。（填写编号）
a．SO₂和SO₃浓度相等          b．SO₂百分含量保持不变
c．容器中气体的压强不变      d．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等
（4）图1、2表示该SO₂和O₂的反应在时刻t₁达到平衡、在时刻t₂因改变某个条件而发生变化的情况：
① 图1中时刻t₂发生改变的条件是                             。
② 图2中时刻t₂发生改变的条件是                             。

甲醇的研究成为当代社会的热点．

Ⅰ．甲醇燃料电池（DNFC）被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源．
（1）101kP 时，1mol CH₃OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51kJ/mol，则甲醇燃烧的热化学方程式为__________．
（2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应原理是：
①CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H₁=+49.0kJ•mol^﹣1
②CH₃OH（g）+O₂（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H₂
已知H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）△H=﹣241.8kJ•mol^﹣1
则反应②的△H₂=__________．
（3）甲醇燃料电池的结构示意图如图1．负极发生的电极反应为____________________．
Ⅱ．一定条件下，在体积为3L的密闭容器中反应CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）达到化学平衡状态．
（1）根据图2，纵坐标为CH₃OH的物质的量，升高温度，K值将__________（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）500℃时，从反应开始到达到化学平衡，以H₂的浓度变化表示的化学反应速率是__________（用n_B、t_B表示）．
（3）判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是__________（填字母）．
a．CO、H₂、CH₃OH的浓度均不再变化
b．混合气体的密度不再改变
c．混合气体的平均相对分子质量不再改变
d．v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO）
e．混合气中n(CO):n(H₂)：n（CH₃OH）＝1:2:1
（4）300℃时，将容器的容积压缩到原来的，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是__________（填字母）．
a．c（H₂）减少               b．正反应速率加快，逆反应速率减慢
c．CH₃OH 的物质的量增加      d．重新平衡时减小．

（1）用注射器吸入少量NO₂和N₂O₄的混合气体，发生如下反应：2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）当活塞迅速向里推时，气体的颜色先             ，后           （填“变深”“变浅”或“不变”前同）；最终和最初相比，颜色            更深（填“最初”或“最终”下同），气体的平均相对分子质量           更大．
（2）在一定条件下，将3molA 和1mol B 两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）xC（g）+2D（g）．2min末该反应达到平衡，生成0.8mol D，并测得C的浓度为0.2mol•L^﹣1．请填空：
①x=           ，②B的转化率为              ．
③温度降低，K值增大，则正反应是              （填“放热”或“吸热”）反应．
④能判断该反应达到平衡状态的依据是               （填编号）
A、混合气体的密度不变
B、容器中的压强不再变化
C、生成D的反应速率是生成B的反应速率的2倍
D、单位时间内生成3molA，同时生成1molB
⑤在其他条件不变的情况下，将原容器体积扩大到4L，下列有关该体系的说法正确的是（     ）（填编号）
A、B的浓度减少
B、正反应速率加快，逆反应速率也加快
C、C的物质的量增加
D、重新平衡时增大．

甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇。
反应Ⅰ:CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) ΔH₁
反应Ⅱ:CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+ H₂O(g) ΔH₂
下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K):

温度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	2.0	0.27	0.012

（1）在一定条件下将2 mol CO和6 mol H₂充入2 L的密闭容器中发生反应Ⅰ,5 min后测得c(CO)="0.4" mol/L,计算可得此段时间的反应速率(用H₂表示)为               mol/(L·min)。
（2）由表中数据判断ΔH₁            0(填“>”、“<”或“=”)；反应CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g) ΔH₃=              (用ΔH₁和ΔH₂表示)。
（3）若容器容积不变,则下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是            (填字母序号)。
A．充入CO,使体系总压强增大        B．将CH₃OH(g)从体系中分离
C．充入He,使体系总压强增大       D．使用高效催化剂
（4）写出反应Ⅱ的化学平衡常数表达式:K_Ⅱ=              ；保持恒温恒容,将反应Ⅱ的平衡体系中各物质浓度均增大为原来的2倍,则化学平衡                 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)，平衡常数K_Ⅱ               (填“变大”、“变小”或“不变”)。

（I）在一个容积固定不变的密闭容器中进行反应：2X(g) + Y(g)  2Z(g)  ,已知将2molX和1molY充入该容器中，反应在绝热条件下达到平衡时，Z的物质的量为pmol。回答下列问题：
（1）若把2molX和1molY充入该容器时，处于状态I，达到平衡时处于状态II（如图1），则该反应的△H         0; 熵变△S___      __0  ( 填：“< ，> ，= ”)。该反应在            （填高温或低温）条件下能自发进行。

（2）该反应的v-t图像如图2中左图所示。若其他条件不变，仅在反应前加入合适的催化剂，则其v-t图像如图2中右图所示。以下说法正确的是
①a₁>a₂ ②b₁<b₂ ③t₁>t₂ ④右图中阴影部分面积更大⑤两图中阴影部分面积相等
（3）若该反应在容积可变的密闭容器中发生，在温度为T₁、T₂时，平衡体系中X的体积分数随压强变化曲线如图3所示。下列说法正确的是          。
A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点的气体密度：A＜C
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C  
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法

（II）在容积可变的密闭容器中发生反应：mA(g) + nB(g)  pC(g) ,在一定温度和不同压强下达到平衡时，分别得到A的物质的量浓度如下表

压强p/Pa	2×10^5	5×10^5	1×10^6
c(A)/mol·L^-1	0.08	0.20	0.44

（1）当压强从2×10⁵ Pa增加到5×10⁵ Pa时，平衡                移动（填：向左， 向右 ，不）
（2）维持压强为2×10⁵ Pa，当反应达到平衡状态时，体系中共有amol气体，再向体系中加入bmolB,当重新达到平衡时，体系中气体总物质的量是                mol。
（3）其他条件相同时，在上述三个压强下分别发生该反应。2×10⁵ Pa时，A的转化率随时间变化如图4，请在图4中补充画出压强分别为5×10⁵ Pa 和1×10⁶ Pa时，A的转化率随时间的变化曲线（请在图4上画出曲线并标出相应压强）。

700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H₂O,发生反应：
CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)反应过程中测定的部分数据见下表

反应时间/min	n(CO)/mol	n(H2O)/ mol
0	1.20	0.60
t1	0.80
t2		0.20

依据题意回答下列问题：
（1）反应在t₁min内的平均速率为v(H₂)＝            mol·L^－1·min^－1
（2）若保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO(g)和0.30 molH₂O(g)，到达平衡时，n(CO₂)＝            mol。
（3）若保持其他条件不变，向平衡体系中再通入H₂O(g) 、CO₂(g)各0.10mol，达到新平衡时CO₂(g)的体积分数为               。
（4）若温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为           反应（填“放热”或“吸热” ）。

分研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义。
（1）一定条件下，NO₂与SO₂反应生成SO₃和NO两种气体。将体积比为1∶2的NO₂、SO₂气体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____________(填字母)。
a. 体系压强保持不变
b. 混合气体颜色保持不变
c. 体系中SO₃的体积分数保持不变
d. 每消耗1 mol SO₂的同时生成1 mol NO
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1∶6，则平衡常数K＝____________。
（2）新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO₂，再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应。该技术的优点除了能回收利用SO₂外，还能得到一种复合肥料，该复合肥料可能的化学式为________(写出一种即可)。
（3）右图是MCFC燃料电池，它是以水煤气(CO、H₂)为燃料，一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物为电解质。A为电池的________(填“正”或“负”)极，写出B极电极反应式：________________________。

（4）工业上常用Na₂CO₃溶液吸收法处理氮的氧化物(以NO和NO₂的混合物为例)。
已知：NO不能与Na₂CO₃溶液反应。
NO＋NO₂＋Na₂CO₃===2NaNO₂＋CO₂
2NO₂＋Na₂CO₃===NaNO₂＋NaNO₃＋CO₂
① 用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO和NO₂的混合物，每产生22.4 L(标准状况)CO₂(全部逸出)时，吸收液质量就增加44 g，则混合气体中NO和NO₂的体积比为__________。
② 用Na₂CO₃溶液吸收法处理氮的氧化物存在的缺点是____________。

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，结果如右图，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：                。

开发新能源，使用清洁燃料，可以达到减少污染的目的。
（1）由C、H、O三种元素中的两种和三种分别组成的燃料物质甲和乙，其分子中均有氧，且1个乙分子中含有18个电子，则甲和乙分别是                  。乙是一种清洁燃料，工业上可用甲和氢气反应制得。
① T₁温度时，在体积为2 L的密闭容器中充入2 mol甲和6 mol H₂，反应达到平衡后，测得c(甲)＝0.2 mol/L，则乙在平衡混合物中的物质的量分数是              。（保留两位有效数字）
② 升高温度到T₂时，反应的平衡常数为1，下列措施可以提高甲的转化率的是________（填字母）。
A．加入2 mol甲     B．充入氮气     C．分离出乙     D．升高温度
（2）甲烷也是一种清洁燃料，但不完全燃烧时热效率降低并会产生有毒气体造成污染。已知：
CH₄(g) + 2O₂(g) ＝ CO₂(g) + 2H₂O(l)    ΔH₁＝―890.3 kJ/mol
2CO (g) + O₂(g) ＝ 2CO₂(g)    ΔH₂＝―566.0 kJ/mol
则甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时的热效率是完全燃烧时的________倍（计算结果保留1位小数）。
（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。右图是利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol/L的氯化铜溶液的装置示意图（O^2-可以在固态电解质中自由移动）。请回答：

① 甲烷燃料电池的负极反应式是           。
② 当线路中有0.1 mol电子通过时，______________（填“a”或“b”）极增重____________g。

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)，500 K、30 MPa下n(NH₃)、n(H₂)和n(N₂)随时间变化的关系如图所示。
请回答下列问题：

（1）上图中属于氢气物质的量随时间变化的曲线是             (填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
（2）关于t₂时刻的说法正确的是____________。
A．t₂时该反应达到平衡状态
B．t₂时Ⅱ和Ⅲ代表的物质反应速率相同
C．t₂时氢气、氮气与氨气的反应速率之比为3∶1∶2
D．t₂时氨气与氢气的物质的量相同
（3）对于Ⅱ所代表的物质，其逆反应速率最大的点是___________(填“c”、“d”或“g”)；对于Ⅰ所代表的物质，其正反应速率最小的点是_____________(填“a”、“e”或“f”)。
（4）其他条件不变，只改变温度，在改变的这个温度下反应至t₃时刻，此时n(H₂)比图象中的值大，那么该温度可能是                 。
A．673 K        B．273 K       C．373 K
（5）在密闭容器中充入2 mol N₂和6 mol H₂，一定条件下建立平衡：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  ΔH＝－92.2 kJ/mol，测得N₂的转化率为90%，则在此条件下，反应放出的热量为           kJ。若与上述反应的温度和体积相同时，向密闭容器中充入4 mol NH₃，则达平衡后，反应             （填“放出”或“吸收”）的热量为           kJ。

铁及其化合物在生产、生活中有广泛应用，请回答下列问题：
（一）高炉炼铁过程中发生的主要反应为：
 Fe₂O₃（s）+CO（g） Fe（s）+CO₂（g）
已知该反应在不同温度下的平衡常数 如下：
温度/℃  1000   1115   1300
平衡常数 4.0     3.7    3.5
（1）该反应的平衡常数表达式K=               ；△H               0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）欲提高上述反应中CO的平衡转化率，可采取的措施是                  ．

A．提高反应温度	B．移出部分CO2
C．加入合适的催化剂	D．减小容器的容积

（3）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，此时υ_正       υ_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．经过10min，在1000℃达到平衡，则该时间范围内反应的平均反应速率υ（CO₂）=            ．
（二）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂．
（4）一定条件下Fe（OH）₃与KClO在KOH溶液中反应可制得K₂FeO₄，其中反应的氧化剂是           ；生成0.5mol K₂FeO₄转移电子的物质的量是               mol．
（5）从环境保护的角度看，制备K₂FeO₄较好的方法为电解法，其装置如图所示．电解过程中阳极的电极反应式为                 ．

研究燃料的燃烧和对污染气体产物的无害化处理，对于防止大气污染有重要意义．
（1）将煤转化为清洁气体燃料．已知：
H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（g）   △H=﹣242.0kJ/mol
C（s）+1/2O₂（g）=CO（g）   △H=﹣110.0kJ/mol
①写出焦炭与水蒸气反应制H₂和CO的热化学方程式  ___________________．
②已知在101kPa时，CO、H₂和CH₄的燃烧热分别为283kJ/mol、286kJ/mol和892kJ/mol．则反应CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）   △H=            kJ/mol．
（2）已知一定温度和压强下，由H₂和CO反应合成优质燃料甲醇：
CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）   △H=﹣91kJ/mo1
①在相同条件下要想得到182kJ热量，加入各物质的物质的量可能是           ．

A．2mo1CO和4mol H2

B．2mo1CO、4mol H2和1mol CH3OH（g）

C．4mo1CO和4mol H2

D．4mo1CO和6mol H2

②将1mol CO和2mol H₂充入一密闭容器中，保持恒温恒压时进行反应，达到平衡时，测得CO的转化率为20%．若在相同条件下，起始时在该容器中充入1mol CH₃OH（g），反应达到平衡时的热量变化是          （填“吸收”或“放出”）            kJ热量．

（2×6=12分）工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物（NO_x) , CO₂ , SO₂等气体，严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ．脱硝：在催化剂存在下，用H₂还原NO₂可生成水蒸气和其它无毒物质，写出该反应化学方程式   
Ⅱ．脱碳：在体积为2L的密闭容器中充人2mo1 CO₂,6mol H₂，在一定条件下
发生反应：
测得CO₂（g）和CH₃OH（g）的浓度随时间变化曲线如图。

①下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是________
a．混合气体的平均相对分子质量保持不变
b．1mol CO₂生成的同时有3 mul H―H键断裂
c．CO₂和H₂的转化率相等
d．混合气体的密度保持不变
②从反应开始到平衡，H₂的平均反应速率v（H₂）＝           ，
平衡时H₂的浓度c（H₂）＝____________
III．甲醇／空气一KOH燃料电池广泛应用于笔记本电脑储能供能装置，
电池工作原理如图所示。

①写出负极反应方程式___________________
②电池工作过程中电解质溶液pH               （填“升高”、“降低”或“不变‘’）