高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

（1）甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH₄(g)+H₂O(g)＝CO(g) + 3H₂(g)      △H＝+206.0 kJ·mol^－1
II：CO(g)+2H₂(g)＝CH₃OH (g)        △H＝－129.0 kJ·mol^－1
CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的△H=         。
（2）将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O ( g )通入容积为10 L的反应器，在一定条件下发生反应I，测得在一定压强下CH₄的转化率与温度的关系如图。假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H₂表示该反应的平均反应速率为     mol·L^-1·min^-1。

（3）在某温度和压强下，将一定量 CO与H₂充入密闭容器发生反应II生成甲醇，平衡后压缩容器体积至原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是    (填序号)：
a．c ( H₂ )减少； 
b.平衡常数K增大； 
c．CH₃OH 的物质的量增加；
d．正反应速率加快，逆反应速率减慢；  
e．重新平衡c ( H₂ )/ c (CH₃OH )减小。
（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后Co³⁺将甲醇氧化成CO₂和H⁺（用石墨烯吸附除去Co²⁺）。现用下图装置模拟上述过程，

则：
Co²⁺在阳极的电极反应式为：                          ；
除去甲醇的离子方程式为                              。

二氧化硫和氮氧化物(NO_x)对大气污染日趋严重，研究消除大气污染的方法是化学工作者的重要课题，目前有很多种方法消除大气污染。
（1）可利用甲烷催化还原NO_x的方法处理NO_x，反应如下：
CH₄(g)+4NO₂(g)＝ 4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)；△H＝ －574 kJ·mol^－1
CH₄(g)+4NO(g)＝ 2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)；△H＝ －1160 kJ·mol^－1
则CH₄(g)+2NO₂(g)＝ N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)；△H＝          ；
（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)；△H＜0。
若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，15分钟后达到平衡，反应过程中各物质的浓度变化如图甲所示，则平衡常数K=     (小数点后保留3位)；

①若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO气体0.6mol，平衡将    移动(填“向左”、“向右”或“不”)；
②若保持温度不变，20min时向原平衡容器中充入CO、N₂各0.6mol，平衡将      移动(填“向左”、“向右”或“不”)；
③20min时，若改变反应条件，导致N₂浓度发生如图所示的变化，则改变的条件可能是          
(填字母)；

A．加入催化剂

B．降低温度

C．缩小容器体积

D．增加CO2的量

（3）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下将SO₂转化为SO₄^2－，从而实现对SO₂的处理(总反应为2SO₂+O₂+2H₂O＝2H₂SO₄)。已知，含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺ + O₂+ 4H⁺ ＝4Fe³⁺ + 2H₂O，则另一反应的离子方程式为                              ；

二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。请回答下列问题：
（1）煤的气化过程中产生的有害气体H₂S用Na₂CO₃溶液吸收，生成两种酸式盐，
该反应的化学方程式为：________________________                ________________。
（2）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H₂(g）+ CO(g）CH₃OH(g）；       ΔH ＝ －90.8 kJ·mol^－1
②2CH₃OH(g）CH₃OCH₃(g）+ H₂O(g）； ΔH＝ －23.5 kJ·mol^－1
③CO(g）+ H₂O(g）CO₂(g）+ H₂(g）；   ΔH＝ －41.3 kJ·mol^－1
总反应：3H₂(g）+ 3CO(g） CH₃OCH₃(g）+ CO₂ (g）的ΔH＝ ___________；
若总反应平衡后，要提高CO的转化率，可以采取的措施是_          __（填字母代号）
a．升温 
b．加催化剂
c．减少CO₂的浓度
d．增加CO的浓度
e．分离出二甲醚
（3）已知反应②2CH₃OH(g）CH₃OCH₃(g）+ H₂O(g）某温度下平衡常数为400 。
此温度下，某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
浓度/（mol/L）	0.85	0.6	0.6

①比较此时正、逆反应速率的大小：v_正___  ___ v_逆 （填“>”、“<”或“＝”）。
②若从此刻又经过10 min达到平衡， 则这段时间内反应速率v(CH₃OH）＝ ___ ____  _ 。

甲醇是一种优质燃料，可制作燃料电池。
（1）为探究用CO₂生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)    △H＝－49.0kJ/mol
测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如右图。请回答：

①从反应开始到平衡，氢气的反应速率：v(H₂)＝                        。
②能够说明该反应已达到平衡的是_________。
A．恒温、恒容时，容器内的压强不再变化
B．恒温、恒容时，容器内混合气体的密度不再变化
C．一定条件下，CO、H₂和CH₃OH的浓度保持不变
D．一定条件下，单位时间内消耗3molH₂的同时生成1molCH₃OH
③下列措施中能使平衡混合物中n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的是           。
A．加入催化剂                B．充入He(g)，使体系压强增大
C．将H₂O(g)从体系中分离      D．降低温度
④求此温度(T₁)下该反应的平衡常数K₁＝                (计算结果保留三位有效数字)。
⑤另在温度(T₂)条件下测得平衡常数K₂，已知T₂＞T₁，则K₂     (填“＞”、“＝”或“＜”)K₁。
（2）以CH₃OH为燃料(以KOH溶液作电解质溶液)可制成CH₃OH燃料电池(电池总反应式：2CH₃OH＋3O₂＋4OH^－＝2CO₃^2－＋6H₂O)，则充入CH₃OH的电极为  极，充入O₂的电极反应式              。
（3）已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l)＋3O₂(g)＝2CO₂(g)＋4H₂O(g)  △H₁
②2CO(g)+O₂(g)＝2CO₂(g) △H₂
则1mol甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水时反应的△H＝                   。（用含△H₁、△H₂的式子表示）

在容积为1L的密闭容器中，进行如下反应：A（g）+2B（g） C（g）+D（g），最初加入1.0molA和2.2molB，在不同温度下，D的物质的量n（D）和时间t的关系如图。

试回答下列问题：
（1）800℃时,0—5min内，以B表示的平均反应速率为____________。
（2）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
A．容器中压强不变                 B．混合气体中c（A）不变
C．2v正（B）=v逆（D）            D．c（A）=c（C）
（3）若最初加入1.0molA和2.2molB，利用图中数据计算800℃时的平衡常数K=________，该反应为_______反应（填吸热或放热）。
（4）700℃时，某时刻测得体系中各物质的量如下：n（A）=1.1mol，n（B）=2.6mol，n（C）=0.9mol，n（D）=0.9mol，则此时该反应________进行（填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“处于平衡状态”）。

某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2．5（直径小于等于2．5um的悬浮颗粒物）其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2．5、SO₂、NO_x等进行研究具有重要意义。
请回答下列问题：
（1）将PM2．5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO4^2^－	NO3^－	Cl^－
浓度/mol·L^－1	4×10^－6	6×10^－6	2×10^－5	4×10^－5	3×10^－5	2×10^－5

 
根据表中数据判断试样的pH约为                    。
（2）为减少SO₂的排放，常采取的措施有：
①将煤转化为清洁气体燃料。已知：
2H₂（g）+O₂（g）＝2H₂O（g）K₁
2C（s）+O₂（g）＝2CO（g）K₂
C（s）+ H₂O（g）＝CO（g）+ H₂（g）K＝____         ___（用含K₁、K₂的式子表示）。
②洗涤含SO₂的烟气。以下物质可作洗涤剂的是                  。
A．Ca（OH）₂   B．Na₂CO₃  C．CaCl₂    D．NaHSO₃
（3）汽车尾气中有NO_x和CO的生成及转化为
①已知气缸中生成NO的反应为：N₂ （g）+O₂（g）2NO（g）△H0
若1mol空气含0．8molN₂和0．2molO₂，1300℃时在密闭容器内反应达到平衡，测得NO为8×10^－4mol。计算该温度下的平衡常数K＝                。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO，2CO（g）＝2C（s）+O₂（g）。已知该反应的△H0，简述该设想能否实现的依据                    。
③目前，在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染，其化学反应方程式为                       。

“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_________。

为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量．有效控制空气中氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物显得尤为重要。
（1）在汽车排气管内安装催化转化器，可将汽车尾气中主要污染物转化为无毒的大气循环物质。
已知：①N₂（g）＋O₂（g）＝2NO（g）△H₁＝＋180．5kJ/mol
②C和CO的燃烧热（△H）分别为－393．5kJ·mol^－1和－283kJ·mol^－1。
则2NO（g）＋2CO（g）＝N₂（g）＋2CO₂（g）的△H＝______________kJ·mol^－1
（2）将0．20 molNO和0．10 molCO充入一个容积为1L的密闭容器中，反应过程中物质浓度变化如图所示。

①0－9min内的平均反应速率v（N₂）＝_____mol· L^－1·min^－1（保留两位有效数字）；第12 min时改变的反应条件可能为______________。

A．升高温度

B．加入NO

C．加催化剂

D．降低温度

②该反应在第24 min时达到平衡状态，CO₂的体积分数为__________（保留三位有效数字），化学平衡常数K＝___________（保留两位有效数字）。
（3）烟气中的SO₂可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，该溶液中c（Na^＋）＝____________（用含硫微粒浓度的代数式表示）。
（4）通过人工光合作用能将水与燃煤产生的CO₂转化成HCOOH和O₂．已知常温下0．1 mol·L^－1的HCOONa溶液pH＝10，则HCOOH的电离常数K_a＝___________。

甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：
CH₃OH(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋3H₂(g)　ΔH>0
(1)一定条件下，向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CH₃OH(g)和3 mol H₂O(g)，20 s后，测得混合气体的压强是反应前的1.2倍，则用甲醇表示该反应的速率为________。
(2)判断(1)中可逆反应达到平衡状态的依据是(填序号)________。
①v_正(CH₃OH)＝v_正(CO₂)
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变
④CH₃OH、H₂O、CO₂、H₂的浓度都不再发生变化
(3)下图中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1 mol CH₃OH(g)和2 mol H₂O(g)，向B容器中充入1.2 mol CH₃OH(g)和2.4 mol H₂O(g)，两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为a L。试回答：

①反应达到平衡时容器B的体积为1.5aL，容器B中CH₃OH转化率为________，A、B两容器中H₂O(g)的体积百分含量的大小关系为：B(填“>”“<”或“＝”)________A。
②若打开K，一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为________L(连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响)。