高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

煤化工中两个重要反应为①C（s）＋H₂O（g）H₂（g）＋CO（g） ΔH＝＋131．3 kJ·mol^－1，②CO（g）+   H₂O（g）CO₂（g） + H₂（g）。
（1）下列说法正确的是          。

A．当反应①的容器中混合气体的密度不再变化时反应达到最大限度

B．反应②的熵变△S >0

C．反应①中增加C固体的量能增大反应速率

D．在反应中②及时分离出产生的H2对正反应速率无影响

（2）若工业上要增加反应①的速率，最经济的措施为           。
（3）现将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入2L恒容密闭容器中进行反应，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
CO	H2O	H2	CO2
I	650	4	2	1．6	1．6	5
Ⅱ	900	2	1	0．5	0．5	3
Ⅲ	900	a	b	c	d	t

①实验I中，从反应开始到反应达到平衡时，H₂O的平均反应速率为___。
②CO（g）和H₂O（g）反应的△H     0（填“大于”、“小于”或“等于”）
③实验III中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a、b必须满足的关系是_____，与实验Ⅱ相比，化学平衡常数      （填“增大”、“减小”或“不变”）。
④若在900℃时，实验II反应达到平衡后，向此容器中再加入1 mol CO、0．5 mol H₂O、0．2 mol CO₂、0．5 mol H₂，平衡向________方向移动（填“正反应”、“逆反应”“不移动”）。
（4）CO、H₂可用于甲醇和甲醚，其反应为（m、n均大于0）：
反应①：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）  ΔH= －mkJ·mol^-1
反应②: 2CO（g）+4 H₂（g）CH₃OCH₃（g） +H₂O（g） ΔH=－nkJ·mol^-1
反应③：2CH₃OH（g）CH₃OCH₃（g）+ H₂O（g） △H<0
则m与n的关系为          。

高炉炼铁过程中发生的主要反应为：Fe₂O₃(s） + 3CO(g）2Fe(s） + 3CO₂(g）。已知该反应在不同温度下的平衡常数列于表中：

温度/℃	1000	1150	1300
平衡常数	64.0	50.653	42.875

（1）写出该反应的平衡常数表达式：K=____                    _____。
（2）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe₂O₃、CO各1.0 mol，反应经过l0 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO₂）=       ；平衡时，c（CO）=               。
（3）欲提高（2）中CO的反应速率，可采取的措施是_____________。
A．减少Fe的量    
B．增加Fe₂O₃的量    
C．移出部分CO₂
D．提高反应温度   
E．减小容器的体积    
F．加入合适的催化剂
（4）在1L的密闭容器中，1300℃条件，下列达平衡状态的是              。

n(Fe2O3）	0.350	0.027	0.080	0.080
n(CO）	0.010	0.010	0.010	0.050
n(Fe）	0.100	0.064	0.080	0.080
n(CO2）	0.035	0.088	0.040	0.050

（5）铁是国家的工业基础，下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀 ________。

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在一个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，10min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），在一定温度下，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，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2mol N₂和4mol 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。
③在一定温度下，在一个容积不变的密闭容器中，发生合成氨反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是____________
a．v（N₂）=3v（NH₃）
b．混合气体的密度不随时间改变
c．混合气体的平均相对分子质量不随时间改变
d．容器中的压强不随时间改变
e．c（N₂）=c（NH₃）

已知合成氨的热化学方程式为：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)ΔH= -92.2KJ·mol^－1，下表是合成氨反应在某温度下2.0L的密闭容器中进行时，测得的数据：

根据表中数据计算：
（1）反应进行到2小时时放出的热量为          KJ。
（2）1小时内N₂的平均反应速率为         
（3）此条件下该反应的化学平衡常数K=           (保留两位小数)。
（4）反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入1.50mol N₂、4.50mol H₂，化学平衡向           方向移动（填“正反应”或“逆反应”或“不移动”），达新平衡时，H₂物质的量与原平衡相比          ，NH₃的体积分数与原平衡相比            （填“增大”或“减小”或“不变”）。

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图所示：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H₂O（g）CO₂+H₂ T℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H₂)=0.12mol·L^－1。该温度下此反应的平衡常数K=_____（填计算结果）。
（2）合成塔中发生反应N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T₁____300℃（填“>”、“<”或“=”）。

（3）N₂和H₂以铁作催化剂从145℃就开始反应，不同温度下NH₃的产率如右图所示。温度高于900℃时，NH₃产率下降的原因是          。

（4）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：
CH₄（g）+4NO₂（g）＝4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）； △H=－574kJ·mol^－1；
CH₄（g）+4NO（g）＝2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；    △H=－1160kJ·mol^－1
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：           。
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极碱性条件下发生反应的电极反应式为           。

二氧化碳的捕集、利用与封存（CCUS）是我国能源领域的一个重要战略方向，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业。
（1）已知：CH₄（g） + 2O₂（g）＝CO₂（g） + 2H₂O（g） ΔH₁＝ a kJ•mol^－1
CO（g） + H₂O （g）＝CO₂（g） + H₂（g）  ΔH₂＝ b kJ•mol^－1
2CO（g） + O₂（g）＝2CO₂（g）         ΔH₃ ＝ c kJ•mol^－1
反应CO₂（g） + CH₄（g） ＝ 2CO（g） + 2H₂（g） 的ΔH＝          kJ•mol^－1。
（2）利用废气中的CO₂为原料制取甲醇，反应方程式为：CO₂＋3H₂ CH₃OH＋H₂O其他条件相同，该甲醇合成反应在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同时间后，CO₂的转化率随反应温度的变化如图１所示。
①a点所代表的状态________（填“是”或“不是”）平衡状态。
②c点CO₂的转化率高于b点，原因是_____________________________________。

（3）在实际生产中发现，随着甲醇的生成，还伴随有少量CO副产物出现：
，且CO₂的转化率、甲醇的产率和CO含量除受浓度、度、压强等因素影响外，还受催化剂CuO的质量分数、气体混合物在反应锅炉内的流动速率影响（用空间流率表示）。通过实验分别得到如下数据图2、3：

①由图2得，最佳空间流率为       h^-1；
②在其他条件不变的前提下调整催化剂配比，并记录到达平衡所需的时间，得到如下表数据，试说明不选择单组份ZnO原因是                            。

（4）用二氧化碳催化加氢来合成低碳烯烃，起始时以0.1MPa，n（H₂）：n（CO₂）=3：1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO₂（g）+6H₂（g）  C₂H₄（g）+4H₂O（g）△H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图4所示：

①该进行的反应的△S       0（填：“>”或“<”）
②对于气体反应，用某组分（B）的平衡压强（p_B）代替物质的量浓度（c_B）也可以表示平衡常数（记作K_P），则该反应的K_P＝                。
③为提高CO₂的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是              （列举2项）。

（Ⅰ）.A、B、C、D、E、F是六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中C、F分别是同一主族元素，A、F两种元素的原子核中质子数之和比C、D两种元素原子核中质子数之和少2，F元素的最外层电子数是次外层电子数的0.75倍。又知B元素的最外层电子数是内层电子数的2倍，E元素的最外层电子数等于其电子层数。请回答：
（1）1 mol由E、F二种元素组成的化合物跟由A、C、D三种元素组成的化合物反应生成两种盐和水，完全反应后消耗后者的物质的量为                     。
（2）A、C、F间可以形成甲、乙两种负一价双原子阴离子，甲有18个电子，乙有10个电子，则甲与乙反应的离子方程式为                   ；
（3）科学研究证明：化学反应热只与始终态有关，与过程无关。单质B的燃烧热为a kJ/mol。由B、C二种元素组成的化合物BC 14g完全燃烧放出热量b kJ，写出单质B和单质C反应生成BC的热化学方程式：                      ；
（4）工业上在高温的条件下，可以用A₂C与BC反应制取单质A₂。在等体积的I、II两个密闭容器中分别充入1 molA₂C和1mol BC、2 mol A₂C和2 mol BC。一定条件下，充分反应后分别达到平衡（两容器温度相等）。下列说法正确的是                      。
A．达到平衡所需要的时间：I>II
B．达到平衡后A₂C的转化率：I=II
C．达到平衡后BC的物质的量：I>II
D．达到平衡后A₂的体积分数：I<II
（5）用B元素的单质与E元素的单质可以制成电极浸入由A、C、D三种元素组成化合物的溶液中构成电池，则电池负极反应式为                  。
（Ⅱ）.A、B、C、D、E、F是短周期元素组成的中学常见的物质，他们的转化关系如图所示（部分反应条件略去）：
（1）若所有转化都是非氧化还原反应，B、D、E含有同种金属元素，F为强碱（部分产物略去），则B+D→E的离子方程式为            ，C为同周期元素构成的1:1型化合物，则C的电子式为              。

（2）若A、D、F为单质，B、C、E为化合物，B为两种非金属元素所组成的化合物，则E的化学式为       。A+B→C+D的化学方程式为                    。

甲醇（CH₃OH）是一种重要的化工原料，也是一种比较理想的燃料。甲醇在各个领域有着广泛的应用。
（1）实验测得：32 g甲醇在氧气中完全燃烧，生成二氧化碳气体和液态水时释放出726.4 kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：________________。
（2）燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。下图是一个化学过程的示意图。2CH₃OH+3O₂+4KOH K₂CO₃+6H₂O

①A（石墨）电极的名称是               。
②通入O₂的电极的电极反应式是           。
③写出通入CH₃OH的电极的电极反应式是              。
④乙池中反应的化学方程式为                 。
⑤当电路中通过0.01mol电子时，丙池溶液的C(H⁺) =            mol/L（忽略电解过程中溶液体积的变化）。
（3）合成甲醇的主要反应是：2H₂（g）+ CO（g）CH₃OH（g） △H=—90.8 kJ·mol^—1。
①在恒温恒容条件下，充入一定量的H₂和CO，发生反应2H₂（g）+ CO（g） CH₃OH（g）。则该反应达到平衡状态的标志有
a．混合气体的密度保持不变            
b．混合气体的总压强保持不变
c．CO的质量分数保持不变             
d．甲醇的浓度保持不变
e．v_正（H₂）= v_逆（CH₃OH）           
f．v（CO）= v（CH₃OH）
②要提高反应2H₂­（g）+ CO（g） CH₃OH（g）中CO的转化率，可以采取的措施是：
a．升温        
b．加入催化剂      
c．增加CO的浓度
d．加入H₂     
e．加入惰性气体    
f．分离出甲醇

“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_________。