高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

为实现 “节能减排” 和“低碳经济”的一项课题是如何将CO₂转化为可利用资源。目前，工业上常用CO₂来生产燃料甲醇。现进行如下实验：在体积为l L的密闭恒容容器中，充入l mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g） ΔH＝－49.0 kJ/mol。测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示。

（1）该反应的平衡常数表达式K＝                 ；
（2）从反应开始到平衡时，CH₃OH的平均反应速率v（CH₃OH）＝               （注明单位）；H₂的转化率＝             ；
（3）下列说法中，能说明上述反应达到平衡状态的是
A．每消耗1mol CO₂的同时生成1mol CH₃OH
B．CO₂、H₂、CH₃OH和H₂O的物质的量的比为1：3：1：1
C．容器中气体的压强不再改变
D．容器中气体的密度不再改变
（4）下列措施中，能使上述平衡状态向正反应方向移动的是
A．升高温度
B．将CH₃OH（g）从体系中分离
C．使用高效催化剂
D．恒温恒容再充入1 molCO₂和3 mol H₂

目前，消除氮氧化物污染有多种方法。
（1）用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄ (g）＋4NO₂ (g）＝4NO(g）＋CO₂ (g）＋2H₂ O(g） ΔH＝－574 kJ·mol^－1
②CH₄ (g）＋4NO(g）＝2N₂ (g）＋CO₂ (g）＋2H₂ O(g） ΔH＝－1160 kJ·mol^－1
③H₂O(g）＝H₂O(l） ΔH＝－44．0 kJ·mol^－1
写出CH₄(g）与NO₂(g）反应生成N₂(g）、CO₂(g）和H₂O(l）的热化学方程式__________
（2）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s）＋2NO(g）N₂ (g）＋CO₂ (g）某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下

浓度/mol·L^-1 时间/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是_______
A．容器内CO₂的浓度保持不变
B．v_正（N₂）="2" v_正（NO）
C．容器内压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
E．混合气体的平均相对分子质量保持不变
②在该温度下时．该反应的平衡常数为              (保留两位小数）；
③在30 min,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件是_____________。
（3）合成塔失去活性的铬锌触媒可用于制备锌锰电池。在碱性条件下，该电池的总反应为： Zn(s） ＋2MnO₂ (s） ＋H₂O(l） = Zn(OH）₂ (s） ＋Mn₂O₃(s） ，该电池正极的电极反应式是               。PbO₂可以通过石墨为电极，Pb(NO₃）₂和Cu(NO₃）₂的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生反应的电极反应式为            ，阴极上观察到的现象是；            若电解液中不加入Cu(NO₃）₂这样做的主要缺点是             。

(16分)氮氧化合物是目前造成大气污染的主要气体。NO在空气中存在如下反应：
2NO(g) + O₂(g) 2NO₂(g)  ΔH
（1）上述反应分两步完成，其中第一步反应①如下，写出第二步反应②的热化学方程式（其反应的焓变ΔH₂用含ΔH、ΔH₁的式子来表示）：
①2NO(g) N₂O₂(g)     ΔH₁<0   ②__________________________
（2）在某温度下的一密闭容器中充入一定量的NO₂，测得NO₂的浓度随时间的变化曲线如下图所示，前5 秒内的O₂的平均生成速率为___________________mol•L^-1•s^-1，该条件下反应：2NO + O₂2NO₂的化学平衡常数数值为_________________，平衡后某时刻，升高反应体系的温度，建立新平衡状态后，测的混合气体的平均相对分子质量小于原平衡状态，则：
2NO(g) + O₂(g)  2NO₂(g)      ΔH______0（填“<”或 “>”）；

（3）2NO(g) + O₂(g)  2NO₂(g)的两步反应中，反应①的反应速率数值较大，是一个快反应，会快速建立平衡状态，而反应②是一个慢反应，则决定反应2NO(g) + O₂(g)  2NO₂(g)反应速率的是反应__________（填”①”或“②”）。对（2）中反应体系升高温度的过程中，发现2NO(g) + O₂(g)  2NO₂(g)的反应速率变慢，结合该反应的两步反应过程分析可能的原因__________________________(反应未使用催化剂)。
（4）若（2）中反应体系，反应开始时使用催化剂，请在（2）的图中画出该反应体系反应进程可能的曲线。
（5）电解法处理氮氧化合物是目前大气污染治理的一个新思路，原理是将NO_x在电解池中分解成无污染的N₂和O₂除去，如右图示，两电极间是固体氧化物电解质，在一定条件下可自由传导O^2­-，电解池阴极反应为__________________。

氢气是一种清洁能源，氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点。
（1）纳米级的Cu₂O可作为太阳光分解水的催化剂。一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu₂O并通入0.10mol水蒸气发生反应：2H₂O(g)2H₂(g)＋O₂(g)△H = +484kJ·mol^—1，不同时段产生O₂的量见下表：

时间/min	20	40	60	80
n(O2)/mol	0.0010	0.0016	0.0020	0.0020

上述反应过程中能量转化形式为光能转化为            能，达平衡过程中至少需要吸收光能为             kJ。
（2）现有反应：CO(g)+ H₂O(g) CO₂(g)+ H₂(g)  △H<0，在相同温度和相同体积下进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表：

物质的量	CO	H2 O	CO2	H2
甲	a mol	a mol	0 mol	0 mol
乙	0mol	0 mol	2a mol	a mol
丙	0 mol	0 mol	a mol	a mol
丁	a mol	a mol	a mol	a mol

 
上述四种情况达到平衡后，甲、乙、丙、丁容器中n(CO)的大小顺序为           。
（3）金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。高温下，在密闭容器中用H₂还原WO₃得金属钨，总反应为WO₃ (s) + 3H₂ (g)W (s) + 3H₂O (g)。请回答下列问题：
①某温度下反应达平衡时，H₂与水蒸气的体积比为2:3，则H₂的平衡转化率为              。
②上述总反应过程大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表所示：

温度	25℃  ~  550℃  ~  600℃  ~  700℃
主要成份	WO3      W2O5      WO2        W

假设WO₃完全转化为W，则三个阶段消耗H₂物质的量之比为              。
③钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I₂可延长灯管的使用寿命，其工作原理为：W (s) +2I₂ (g)WI₄ (g)。下列说法正确的有               （填字母）。
A．灯管内的I₂可循环使用
B．WI₄在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上
C．WI₄在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长
D．温度升高时，WI₄的分解速率加快，W和I₂的化合速率减慢

煤是一种重要的化工原料，人们将利用煤制取的水煤气、焦炭、甲醚等广泛用于工农业生产中。
（1）已知：

①C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）   △H=+131.3kJ·mol^﹣1
②CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g） △H=+41.3kJ·mol^﹣1
则碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为                 。
该反应在           （填“高温”、“低温”或“任何温度”）下有利于正向自发进行．
（2）有人利用炭还原法处理氮氧化物，发生反应C（s）+2NO（g） N₂（g）+CO₂（g）．向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，在T₁℃时，不同时间测得各物质的浓度如下表所示：

	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.68	0.50	0.50	0.60	0.60
N2	0	0.16	0.25	0．25	0.30	0.30
CO2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30

①10～20min内，N₂的平均反应速率v（N₂）=                      ．
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是__________（填字母序号）．
A．通入一定量的NO        B．加入一定量的活性炭
C．加入合适的催化剂      D．适当缩小容器的体积
（3）研究表明：反应CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g）平衡常数随温度的变化如下表所示：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

若反应在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的浓度均为0.020mol·L^﹣1，在该条件下达到平衡时，CO的转化率为              ．
（4）用CO做燃料电池电解CuSO₄溶液、FeCl₃和FeCl₂混合液的示意图如图1所示，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极．工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同．

①乙中A极产生的气体在标准状况下的体积为             ．
②丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图2所示，则图中③线表示的是            （填离子符号）的变化；反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要             mL 5.0mol·L^﹣1 NaOH溶液．

研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。
（1） I₂O₅可使H₂S、CO、HCl等氧化,常用于定量测定CO的含量。已知:
2I₂(s)+5O₂(g)2I₂O₅(s) ΔH="-75.56" kJ·mol^-1
2CO(g)+O₂(g)2CO₂(g) ΔH="-566.0" kJ·mol^-1
写出CO(g)与I₂O₅(s)反应生成I₂(s)和CO₂(g)的热化学方程式:                    。
（2） 降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g) ΔH<0
①该反应的化学平衡常数表达式为K=                       。
②一定条件下,将体积比为1∶2的NO、CO气体置于恒容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. N₂和CO₂的体积比保持不变
d. 每生成1 mol N₂的同时生成2 mol NO
③若在一定温度下,将2 mol NO、1 mol CO充入1 L固定容积的容器中, 反应过程中各物质的浓度变化如下图所示。若保持温度不变,20 min时再向 容器中充入CO、N₂各0.6 mol,平衡将         (填“向左”、“向右”或“不”)移动。20 min时,若改变反应条件,导致N₂浓度发生如右图所示的变化,则改变的条件可能是          (填字母)。a. 加入催化剂     b. 降低温度  c. 增加CO₂的量

肼（N₂H₄）与N₂O_4,是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂。
（1）已知2N₂H₄（l）+ N₂O₄（l）= 3N₂（g） +4H₂O（l）  △H=－1225KJ/mol

则使1 mol N₂O₄（l）完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是              。
（2）800℃时，某密闭容器中存在如下反应：2NO₂（g）  2NO（g） +O₂（g）  △H＞0，若开始向容器中加入1 mol/L的NO₂，反应过程中NO的产率随时间的变化如下图曲线I所示。

①反应Ⅱ相对于反应I而言，改变的条件可能是              。
②请在图中绘制出在其它条件与反应I相同时，反应在820℃时进行，NO的产率随时间的变化曲线。
③800℃时，若开始时向容器中同时加入1 mol/L NO、0.2 mol/L O₂、0.5 mol/L NO₂，则v（正）         v（逆）。
（3）己知N₂O₄（g） 2NO₂（g）  △H=+57.20kJ/mol，t时，将一定量的NO₂、N₂O₄,充人一个容器为2L的恒容密闭容器中，浓度随时间变化关系如下表所示：

①c（ X）代表             （填化学式）的浓度，该反应的平衡常数K=             。
②前10 min内用NO₂表示的反应速率为          ，20 min时改变的条件是           ；重新达到平衡时，NO₂的百分含量          （填选项前字母）。
a．增大      b．减小      c．不变      d．无法判断

(14分)以硫铁矿(主要成分为FeS₂)为原料制取硫酸，其烧渣可用来炼铁。
（1）煅烧硫铁矿时发生反应：FeS₂＋O₂―→Fe₂O₃＋SO₂(未配平)。当产生448 L(标准状况)SO₂时，消耗O₂的物质的量为____________。
（2）Fe₂O₃用CO还原焙烧的过程中，反应物、生成物和温度之间的关系如图所示。

(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四条曲线是四个化学反应平衡时的气相组成对温度作图得到的；A、B、C、D四个区域分别是Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、Fe稳定存在的区域)
已知：3Fe₂O₃(s)＋CO(g)===2Fe₃O₄(s)＋CO₂(g)；ΔH₁＝a kJ·mol^－1
Fe₃O₄(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO₂(g)；ΔH₂＝b kJ·mol^－1
FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO₂(g)；ΔH₃＝c kJ·mol^－1
① 反应Fe₂O₃(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO₂(g)的ΔH＝____________kJ·mol^－1(用含a、b、c的代数式表示)。
②800 ℃时，混合气体中CO₂体积分数为40%时，Fe₂O₃用CO还原焙烧反应的化学方程式为__________________。
③ 据图分析，下列说法正确的是___________ (填字母)。
a. 温度低于570℃时，Fe₂O₃还原焙烧的产物中不含FeO
b. 温度越高，Fe₂O₃还原焙烧得到的固体物质组成中Fe元素的质量分数越高
c. Fe₂O₃还原焙烧过程中及时除去CO₂有利于提高Fe的产率
（3） FeS₂是Li/FeS₂电池(示意图如图)的正极活性物质。

①FeSO₄、Na₂S₂O₃、S及H₂O在200 ℃时以等物质的量连续反应24 h后得到FeS₂。写出该反应的离子方程式：                。
②Li/FeS₂电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应为FeS₂＋4Li===Fe＋4Li^＋＋2S^2－。该反应可认为分两步进行：第1步，FeS₂＋2Li===2Li^＋＋FeS₂^2-，则第2步正极的电极反应式为____________________。

(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（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

(14分)请回答下列问题：
（1）下表列出了一些化学键的键能E：

化学键	H—H	O===O	O—H
E/kJ·mol^－1	436	x	463

反应H₂(g)＋O₂(g)===H₂O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol^－1，则x＝__________。
（2）铅蓄电池是正极板上覆盖有PbO₂，负极板上覆盖有Pb，电解质溶液是H₂SO₄溶液，电池放电时的总反应：Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O。
请写出充电时阴极的电极反应式：__________________
（3）反应m A＋n Bp C，在某温度下达到平衡。
①若A、B、C都是气体，减压后正反应速率小于逆反应速率，则m、n、p的关系是________________。
②若C为气体，且m + n = p，在加压时化学平衡发生移动，则平衡必定向________________方向移动。
③若再升高温度，平衡向逆向移动，则正反应为     _________  反应（填“吸热”或“放热”）
（4）依据氧化还原反应Zn(s)＋Cu^2＋(aq)===Zn^2＋(aq)＋Cu(s)设计的原电池如图所示。

①请在图中标出电极材料及电解质溶液（写化学式）________________
②盐桥中的Cl^－向________极移动（填“左”或“右”）。

硫及其化合物在工业生产中有重要的应用，它们性质的研究对工业生产有重要的指导意义。
（1）2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)，反应过程的能量变化如图所示。

已知1 mol SO₂(g)氧化为1 mol SO₃(g)放出的热量为99 kJ。请回答下列问题：
①图中E表示_____________，E的大小对该反应的反应热有无影响？_______________。该反应通常用V₂O₅作催化剂，加V₂O₅会使图中B点升高还是降低？____________，理由是_____________；
②图中ΔH＝____________kJ·mol^－1；
（2）下图表示在密闭容器中反应2SO₂+O₂2SO₃  达到平衡时，由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况。

①a b过程中改变的条件可能是                    ；
②b c过程中改变的条件可能是                    ；
③若增大压强时，反应速率变化情况画在c~d处。

碘钨灯具有使用寿命长、节能环保等优点。一定温度下，在碘钨灯灯泡内封存的少量碘与沉积在灯泡壁上的钨可以发生如下的可逆反应：W(s)+I₂(g)WI₂(g)。为模拟上述反应，在实验室中准确称取0.508 g碘、0.736 g金属钨放置于50.0 mL密闭容器中，并加热使其反应。下图是混合气体中的WI₂蒸气的物质的量随时间变化关系的图象[n(WI₂)-t]，其中曲线I（0 ～t2：时间段）的反应温度为450℃，曲线Ⅱ（从t2时刻开始）的反应温度为530℃。

请回答下列问题：
（1）该反应是______________（填“放热”或“吸热”）反应。
（2）反应从开始到t₁(t₁ =3min)时间内的平均速率v(I₂)=____________
（3）在450℃时，该反应的平衡常数K=_________________。
（4）能够说明上述反应已经达到平衡状态的有____________。

A．I2与WI2的浓度相等

B．单位时间内，金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等

C．容器内混合气体的密度不再增加

D．容器内气体压强不变化

（5）假设灯丝温度为660℃，灯泡壁温度为350℃。请根据化学反应原理分析在灯泡内充入碘能够延长钨丝寿命的原因____________________________。

甲醇是一种新型的能源。（共12分）
（1）合成气（组成为H₂和CO）是生产甲醇的重要原料，请写出由焦炭和水在高温下制取合成气的化学方程式               。
（2）已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol^-1、-283.0kJ·mol^-1和-726.5kJ·mol^-1，则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为                   ；
（3）在T₁温度时，将1 mol CO和2mol H₂充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO转化率为a，则容器内的压强与起始压强之比为           ；
（4）在容积为l L的密闭容器中，由CO和H₂合成甲醇。在其他条件不变的情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；下列说法正确的是             （填序号）

A．温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲 醇的平均速率为v(CH3OH)=(mol·L^-1·min^-1)

B．该反应在T1时c(CH3OH)与c^2(H2)×c(CO)的比值比T2时c(CH3OH)与c^2(H2)×c(CO)的比值大

C．该反应为吸热反应

D．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时减小

（1）已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)  qC(g)在密闭容器中进行。如图所示反应在不同时间t，温度T和压强P与反应物B的体积分数的关系曲线。根据图象填空：

①化学计量数的关系:m＋n_________q；(填“＞”.“＜”或“＝”）
②该反应的正反应为___________反应。（填“吸热”或“放热”）
③升高温度正反应速率          逆反应速率           （填“加快”或者“减慢”）但v正         v逆(填“＞”.“＜”或“＝”）
（2）在FeCl₃+3KSCNFe(SCN)₃+3KCl的平衡体系中，回答下列问题：（填“正向”、“逆向”、“不”）
①在溶液中加入少量的KSCN固体，平衡     __________移动。
②在溶液中加入少量的KCl固体，平衡      _________移动。