高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

对气体的转化与吸收的研究，有着实际意义。
（1）一定条件下，工业上可用CO或CO₂与H₂反应生成可再生能源甲醇，反应如下：
3H₂(g)+CO₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)    △H₁=-49.0KJ/mol     K₁（Ⅰ）
2H₂(g)+CO(g)CH₃OH(g)           △H₂=-90.8KJ/mol    K₂（Ⅱ）
则CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)的△H₃=     KJ/mol和K₃=      （用K₁和K₂表示）
（2）在一定温度下，将0．2mol CO₂和0．8mol H₂充入容积为2L的密闭容器中合成CH₃OH（g）。
5min达到平衡时c(H₂O)=0.025mol/L，则5min内v(H₂)= _______mol/（L·min）。下图图像正确且能表明该反应在第5min时一定处于平衡状态的是______。

若改变某一条件，达到新平衡后CO₂的浓度增大，则下列说法正确的是_______。
a．逆反应速率一定增大    b．平衡一定向逆反应方向移动
c．平衡常数不变或减小    d．CO₂的物质的量可能减小
（3）反应II可在高温时以ZnO为催化剂的条件下进行。实践证明反应体系中含少量的CO₂有利于维持ZnO的量不变，原因是_________（写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明；已知高温下ZnO可与CO发生氧化还原反应）。
（4）实验室里C1₂可用NaOH溶液来吸收。室温下，若将一定量的C1₂缓缓通入0．2mol/L NaOH溶液中，恰好完全反应得溶液A，反应过程中水的电离程度________（填“变大”、“变小”或“不变”，下同），_________。溶液B为0．05mol/L的（NH₄）₂SO₄溶液，则A、B两溶液中c(ClO^－)、c(Cl^－)、c(NH₄^＋)、c(SO₄^2-)由大到小的顺序为_________（已知：室温下HClO的电离常数Ka=3.2×10^-8， NH₃·H₂O的电离常数Kb=1.78×10^-5）。

(14分) 二氧化碳与氢气催化合成甲醇，发生的反应为：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH（g）+H₂O(g)
（1）已知：

化学键	H－H	C－O	C=O	H－O	C－H
键能/kJ·mol^－1	436	326	803	464	414

计算上述反应的△H=                  kJ.mol^-1。
（2）一定条件下，将n(CO₂):n(H₂)=1:1的混合气充入恒温恒容密闭容器中，下列事实可以说明该反应已达平衡的是                       （填选项字母）。
A．容器内气体密度保持不变
B．CO₂的体积分数保持不变
C．H₂O(g)与CO₂(g)的生成速率之比为1∶1
D．该反应的平衡常数保持不变
E．混合气体的平均相对分子质量不变
F．容器中压强保持不变
（3）一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入1.2molCO₂和3.6molH₂，在不同催化剂作用下的反应I、反应II与反应III，相同时间内CO₂转化率随温度变化的数据如表所示，据表中数据绘制“图1”：

相同时间内CO2转化率	T1	T2	T3	T4	T5
反应Ⅰ	65%	77%	80%	80%	66.67%
反应Ⅱ	56%	67%	76%	80%	66.67%
反应Ⅲ	48%	62%	72%	80%	66.67%

（T₅时，图1中C点转化率为66.67%，即转化了2/3）
①催化剂效果最佳的反应是                （填“反应I”，“反应II”，“反应III”）。
②T₃的b点v_（正）              v_（逆）（填 “>”， “<”， “="”" ）。
③T₄的a点转化率比T₅的c点高的原因是                         。
④在温度为T₅时，该反应的平衡常数K=                           。
⑤在温度为T₅时，CH₃OH的浓度随时间变化的趋势如“图2”所示。
当时间到达t₁时，将生成的甲醇和水同时除去，并维持该温度，在 t₂时达新平衡。
请在“图2”中画出t₁时刻后CH₃OH的浓度变化总趋势曲线。

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（1）工业上一般采用两种方法制备甲醇：
反应Ⅰ：CO（g） + 2H₂ （g） CH₃OH （g） H₁
反应Ⅱ：CO₂（g）+ 3H₂（g）CH₃OH （g）+H₂O（g） H₂
①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	2．041	0．270	0．012

由表中数据判断H₁_______________0（填“>”、“=”或“<”）。
②某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L密闭容器中充分反应，4分钟后反应达到平衡，测得CO的物质的量为0．4mol，则CO的反应速率为______________，此时的压强是反应前压强的___________倍。
（2）反应Ⅱ的平衡常数表达式为____________________，为了加快反应Ⅱ的反应速率，并且提高H₂的转化率，采取的措施是_______________（填写正确选项的字母）。
a．增大CO₂的浓度           b．增大H₂的浓度
c．增大压强               d．加入催化剂
（3）工业上利用CO与水蒸气的反应，将有毒的CO转化为无毒的CO₂，书写有关热化学反应方程式_______。该反应在830K下进行时，初始浓度到达平衡的时间有如下的关系：

CO的初始浓度（mol/L）	2	4	1	3
H2的初始浓度（mol/L）	3	2	3	3
时间（min）	8	6	12	n

则n 为________min。
（4）近年来，科研人员新开发出一种甲醇和氧气以强碱溶液为电解质溶液的新型手机电池。该电池中甲醇发生反应的一极为______极、其电极反应式为_________________。
（5）用该电池作电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，每消耗0．2mol CH₃OH，阴极产生标况下气体的体积为       L。

I．在500 ℃、2×10⁷ Pa和催化剂条件下合成氨工业的核心反应是：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝Q kJ·mol^－1。反应过程中能量变化如图所示，回答下列问题：

（1）在500 ℃、2×10⁷Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5 mol N₂和1.5 mol H₂，充分反应后，放出的热量_____(填“<”“>”或“＝”)46.2 kJ，理由是_____________。
（2）将一定量的H₂(g)和N₂(g)放入1 L密闭容器中，在500 ℃、2×10⁷ Pa下达到平衡，测得N₂为0.10 mol，H₂为0.30 mol，NH₃为0.10 mol。则该条件下达到平衡时H₂的转化率为________。该温度下的平衡常数K的值为________。若升高温度，K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
II．一定条件下，某容积为1L的密闭容器中发生如下反应：C(s) + H₂O(g)CO(g) + H₂(g)
（1）维持温度不变，向该容器中充入2 mol C(s)和2 mol H₂O(g)，达到平衡后混合气体的平均分子量为M，则M的范围为                      。
（2）在（1）中若起始时充入的是2.5 molCO(g)和4molH₂(g)，达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为        。

(18分)化学反应原理在生产和科研中有着重要的应用，请利用相关知识回答下列问题。
（1）一定条件下在密闭容器中加入NH₄I发生反应：

则反应a的平衡常数表达式为_________；达到平衡后，扩大容器体积，反应b的移动方向_______(填正向、逆向或不移动)
（2）氮元素的+4价氧化物有两种，它们之间发生反应：2NO₂N₂O₄∆H < 0，将一定量的NO₂充入注射器中后封口，下图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)。下列说法正确的是

A．b点的操作是压缩注射器

B．c点与a点相比，增大，减小

C．若不忽略体系温度变化，且没有能量损失，则b、c两点的平衡常数Kb>Kc

D．d点：(正)> (逆)

（3）利用反应构成原电池，能消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，装置如图所示。

①电极a为__________极，其电极反应式为_________________。
②当有2.24LNO₂(标准状况下)被处理时，转移电子为____________mol。
③为使电池持续放电，该离子交换膜需选用____________交换膜。
（4）使用硼氢化钠(NaBH₄)为诱导剂，可使Co²⁺与肼(N₂H₄)在碱性条件下发生反应，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体。
①写出该反应的离子方程式_______________________。
②在纳米钴的催化作用下，肼(N₂H₄)可分解生成两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图所示，为抑制肼的分解，可采取的合理措施有____________(任写一种)。

甲醇是一种很好的燃料，工业上可用多种原料通过不同的反应制得甲醇．
（1）已知在常温常压下：
CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=﹣442.8kJ•mol^﹣1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=﹣566.0kJ•mol^﹣1
H₂O（g）=H₂O（l）△H=﹣44.0kJ•mol^﹣1
则2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=
（2）已知C(s)＋H₂O(g)＝CO(g)＋H₂(g) ΔH＝akJ·mol^－1
2C(s)＋O₂(g)＝2CO(g)       ΔH＝－220kJ·mol^－1
H－H、O＝O和O－H键的键能分别为436、496和462kJ·mol^－1,则a为____________________
（3）工业上正在研究利用来生产甲醇燃料的方法，该反应为：
CO₂（g）+3H₂（g）⇌ CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=﹣49.0kJ•mol^﹣1
在某温度下，将6mol CO₂和8mol H₂充入容积为2L的密闭容器中，8分钟时达平衡状态，H₂的转化率为75%．请回答：
①用CH₃OH表示该反应在0﹣8min内的平均反应速率v（CH₃OH）=      ．
②此温度下该反应平衡常数K=      ；
（4）一氧化碳与氢气也可以合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H＜0
①若该反应在恒温恒容条件下进行，下列说法正确的是      ；
a．若混合气体的密度不再改变，说明反应已达化学平衡状态
b．反应达到平衡后，通入CH₃OH（g）使压强增大，平衡向右移动
c．反应达到平衡后，通入氩气使压强增大，平衡向右移动
d．反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小
e．若使用催化剂，会改变反应的途径，但反应热不变
②某温度下，在一个容积为2L的密闭容器中进行该反应，已知此温度下的平衡常数K=50L²•mol^﹣2，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

物质	CO	H2	CH3OH
物质的量/（mol）	0.4	0.4	0.8

请比较此时正、逆反应速率的大小：v_正      v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．

（1）由金红石(TiO₂)制取单质Ti涉及的步骤为：TiO₂→TiCl₄Ti。
已知：
①C(s)＋O₂(g)===CO₂(g) ΔH₁＝－393.5 kJ·mol^－1
②2CO(g)＋O₂(g)===2CO₂(g) ΔH₂＝－566 kJ·mol^－1
③TiO₂(s)＋2Cl₂(g)TiCl₄(s)＋O₂(g)   ΔH₃＝＋141 kJ·mol^－1
则TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＋2C(s)TiCl₄(s)＋2CO(g)的 ΔH=        。
（2）在一定温度下，5L密闭容器中进行TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＋2C(s)TiCl₄(s)＋2CO(g)反应，若容器中加入足量的TiO₂和C后，充入0.2mol的Cl₂，经过5s达到平衡时Cl₂转化率为80%。
①计算v（CO）=     mol/(L·s) ，此温度下的平衡常数K=       。
②用Cl₂的物质的量浓度的改变来表示反应速率v_正、v_逆与时间的关系图，则图中阴影部分的面积为               。

③以下各项不能说明该反应达到平衡状态的是    。

A．气体的密度不随时间改变

B．容器中的压强不随时间变化

C．CO的浓度不随时间变化

D．TiCl4物质的量不随时间变化

E. TiCl₄与CO物质的量之比不随时间变化
④若继续充入0.2molCl₂，重新达到平衡后Cl₂的浓度为         mol/L。
（3）反应③经过10 min达到平衡，得到物质的量浓度与时间的关系如下图。若将容器的容积压缩为原来的一半,再经过5 min后重新达到平衡时的平衡常数为       ，若升高温度该反应的平衡常数将       （填：增大、减小或不变）。

运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义（1）硫酸生产中，SO₂催化氧化生成SO₃； 2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g），平衡时，混合体系中SO₃的百分含量和温度的关系如下图所示。根据图示回答下列问题：
      
①2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）的△H       0（填 “>”或“<”）；若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡        移动（填“向左”“向右”或“不移动”）
②若温度为T₁、T₂，反应的平衡常数分别为K₁，K₂，则K₁        K₂；温度为T₁时，反应进行到状态D时，       （填“>”“<”或“=”）
（2）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，
①如图是一定的温度和压强下N₂（g）和H₂（g）反应生成lmol NH₃（g）过程中能量变化示意图，图中E₁、E₂分别表示的意义是____________、____________
②请写出工业合成氨的热化学方程式：           （△H的数值用含字母Q₁、Q₂的代数式表示）

“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出了高热值的煤炭气，其主要成分是CO和H₂。CO和H₂可作为能源和化工原料，应用十分广泛．生产煤炭气的反应之一是：C(s)+H₂O(g)CO(g)+H₂(g)  H=+131.4kJ/mol
（1）在容积为3L的密闭容器中发生上述反应，5min后容器内气体的密度增大了0.12g/L，用H₂O表示0～5min的平均反应速率为______________。
（2）关于上述反应在化学平衡状态时的描述正确的是___________．
A．CO的含量保持不变
B．v_正(H₂O)=v_正(H₂)
C．容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
（3）若上述反应在t₀时刻达到平衡(如图)，在t₁时刻改变某一条件，请在图中继续画出t₁时刻之后正反应速率随时间的变化：

①缩小容器体积，t₂时到达平衡（用实线表示）；
②t₃时平衡常数K值变大，t₄到达平衡（用虚线表示）．
（4）在一定条件下用CO和H₂可以制得甲醇，CH₃OH和CO的燃烧热分别为725.8kJ/mol，283.0kJ/mol，1molH₂O(l)变为H₂O(g)吸收44.0 kJ的热量，写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学方程式_______________________
（5）如下图所示，以甲醇燃料电池作为电源实现下列电解过程．乙池中发生反应的离子方程式为_____________。当甲池中增重16g时，丙池中理论上产生沉淀质量的最大值为_________g。

化学反应原理在生产和科研中有重要的应用，请利用相关知识回答下列问题。
I.常温下I₂O₅(s)可用于检测CO，反应原理为：5CO(g)+I₂O₅(s) 5CO₂(g)+I₂(s)  △H<0.一定温度下，向2L恒容密闭容器中加入足量I₂O₅(s)，并通入1molCO。反应中CO₂的体积分数φ(CO₂)随时间的变化如图所示：

（1）该反应的平衡常数表达式K=__________；
（2）0～0.5min内的平均反应速率v(CO)=_________；
（3）下列叙述能说明反应达到平衡的是（  ）
A．容器内压强不再变化
B．CO的质量不再变化，CO₂的转化率不再增大
C．CO₂的生成速率等于CO的消耗速率，反应物不再转化为生成物
D．混合气体的平均相对分子质量不再改变
（4）保持温度和体积不变，若开始加入CO(g）的物质的量是原来的2倍，则下列说法正确的是（  ）
A．平衡时生成I₂的质量为原来的2倍
B．达到平衡的时间为原来的2倍
C．平衡时混合气体的物质的量为原来的2 倍
D．平衡时混合气体的密度不变
II.一定条件下在密闭容器中加入NH₄I发生反应：A．NH₄I(s)NH₃(g)+HI(g)，
B．2HI(g) H₂(g)+I₂(g)。达到平衡后，扩大容器体积，反应b 的移动方向___________(填正向、逆向或不移动）；
III.己知：2NO₂N₂O₄ △H<0，将一定量的NO₂充入注射器中后封口，下图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化（气体颜色越深，透光率越小）。下列说法正确的是（   ）

A．b点的操作是压缩注射器
B．c点与a点相比，c(NO₂)增大，c(N₂O₄)减小
C．若反应在一绝热容器中进行，则b、c两点的平衡常数K_b>K_c
D．d点：v(正)>v(逆)

（1）现有可逆反应.2NO₂(g) N₂O₄(g)，△H＜0，试根据下列图象判断t₂、t₃、t₄时采取的措施。

t₂：                                                           ；
t₃：                             ；t₄：                         。
在80℃时，将0．4mol的四氧化二氮气体充入2L已抽空的固定容积的密闭容器中，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

时间（s） C（mol/L）	0	20	40	60	80	100
C（N2O4）	0．20	a	0．10	c	d[]	e
C（NO2）	0．00	0．12	b	0．22	0．22	0．22

 
（2）40s时，NO₂的产率是                       。
（3）20s时，N₂O₄的浓度为       mol/L，0~20s内N₂O₄的平均反应速率为            。
（4）在80℃时该反应的平衡常数K值为        （保留2位小数）。
（5）在其他条件相同时，该反应的K值越大，表明建立平衡时             。
A、N₂O₄的转化率越高                 B、NO₂的产量越大
C、N₂O₄与NO₂的浓度之比越大         D、正反应进行的程度越大
（6）利用甲烷催化还原NO_x：
CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)   △H₁＝－574 kJ/mol
CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)   △H₂＝－1160 kJ/mol
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：__                  。

I.（1）对反应N₂O₄（g）2NO₂（g） △H>0 ，在温度为T₁、 T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示。T₁              T₂（填“>”、“<”或“=”）；A、C两点的速率V_A            V_C（同上）。

（2）在100℃时，将0.400mol的NO₂气体充入2L真空定容密闭容器中，
每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据：

时间（s）	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

①该反应的平衡常数K的值为                ；
②若在相同情况下最初向该容器充入的是N₂O₄，要达到上述同样的平衡状态，N₂O₄的起始浓度是_____________mol/L。
③计算②中条件下达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为        ；（结果保留小数点后一位）
II. 在0.5 L的密闭容器中，一定量的H₂和N₂进行如下化学反应：3H₂(g)+N₂(g)2NH₃(g)   △H ＜0，其化学平衡常数K与温度t的关系如下表。请回答下列问题。

t/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

④比较K₁,K₂的大小，K₁_________K₂(填写“ >”、“=”或“<”）。
⑤在400℃时,当测得NH₃和N₂、H₂的物质的量分别为3mol和1 mol、2 mol时,则该反应的V(H₂)_正_________ V (H₂)_逆（填写“>”、“=”或“<”）。

在密闭容器中进行反应①Fe(s)+CO₂(g)FeO(s)+CO(g)  ΔH₁=akJ·mol^一1
反应②2CO(g)+O₂(g)2CO₂(g)  △H₂="b" kJ·mol^-1
反应③2Fe(s)+O₂(g)2FeO(s)   △H₃
（1） △H₃=           (用含a、b的代数式表示)。
（2）反应①的化学平衡常数表达式K=            ，已知500℃时反应①的平衡常数K=1．0，在此温度下2 L密闭容器中进行反应①，Fe和CO₂的起始量均为2．0 mol，达到平衡时CO₂的转化率为               ，CO的平衡浓度为                。
（3）将上述平衡体系升温至700℃，再次达到平衡时体系中CO的浓度是CO₂浓度的两倍，则a    0(填“>”、“<”或“=”)。为了加快化学反应速率且使体系中CO的物质的量增加，其他条件不变时，可以采取的措施有          (填序号)。

A．缩小容器的体积	B．再通入CO2
C．升高温度	D．使用合适的催化剂

（4）下列图像符合反应①的是          (填序号)(图中V是速率、φ为混合物中CO含量，T为温度)。

（1）在一容积为10L的容器中，通入一定量的CO和H₂O，在850℃时发生反应CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g） △H<0，CO和H₂O浓度变化如图，则0～4min的平均反应速率v（CO）=              mol·L^-1·min^-1，850℃时，此反应的平衡常数为           ，CO的转化率为          。

（2）℃（高于850℃）时,在相同容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度变化如下表：

t/min	c（CO）/mol·L^-1	c（H2O）/mol·L^-1	c（CO2）/mol·L^-1	c（H2）/mol·L^-1
0	0．200	0．300	0	0
2	0．138	0．238	0．062	0．062
3	c1	c2	c3	c3
4	c1	c2	c3	c3
5	0．116	0．216	0．084
6	0．096	0．266	0．104

①从表中看出，3～4min之间反应处于                  状态；c₁            0．08（填“大于”、“小于”或“等于”）。
②反应在4～5min间，平衡向逆反应方向移动，可能的原因是                ，表中5～6min之间数值发生变化，可能的原因是                 。
a．降低温度           b．增加水蒸气
c．增加氢气浓度       d．使用催化剂

(8分)碳的化合物与人类生产、生活密切相关。
I．工业上先将煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H₂时，发生以下反应：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)
（1）向1L恒容密闭容器中充入CO(g)和H₂O(g)，t℃时测得部分数据如下表。

T/min	0	1	2	3	4
n(H2O)/mol	1	0.8	0.65	0.6	0.6
n(CO)/mol	0.8	0.6	0.45	0.4	0.4

则该温度下反应的平衡常数K=________。
（2）相同温度下，若向该容器中充入l molCO、x molH₂O(g)、y molCO₂、2 molH₂，此时v(正)=v(逆)，则x、y的关系式是________________。
II．在一恒温、恒容密闭容器中发生反应：
Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)₄(g)，△H，则△H_____0，(填“＞”、“＜”)；缩小容器容积，平衡向_______(填“左”或“右”)移动，△H_______(填“增大”、“减少”或“不变”，下同)，混合气体的密度_________。