高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

Ⅰ．CO可用于合成甲醇。在压强为0．1MPa条件下，在体积为bL的密闭容器中充入a mol CO和2a mol H₂，在催化剂作用下合成甲醇：
CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如下图：

（1）该反应属于          反应(填“吸热”或“放热”)。
（2）100℃时，该反应的平衡常数：K＝            (用a、b 的代数式表示)。
（3）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入a mol CO，2a mol H₂，达到平衡时CO转化率      (填“增大”“不变”或“减小”)
Ⅱ．T ℃时，纯水中c(OH^－)为10^－6 mol·L^－1，则该温度时
（1）将pH＝3 的H₂SO₄溶液与pH＝10的NaOH溶液按体积比9：2 混合，所得混合溶液的pH为        。
（2）若1体积pH₁＝a的某强酸溶液与10体积pH₂＝b的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合前，该强酸的pH₁与强碱的pH₂之间应满足的关系是           。
Ⅲ． 在25mL的氢氧化钠溶液中逐滴加入0．2 mol/ L醋酸溶液，滴定曲线如图所示。

（1）该氢氧化钠溶液浓度为________________。
（2）在B点，a_________12．5 mL（填“＜”“>”或“=”）。若由体积相等的氢氧化钠溶液和醋酸溶液混合且恰好呈中性，则混合前c(NaOH)            c(CH₃COOH)
（3）在D点，溶液中离子浓度大小关系为_____________________。

工业生产硝酸铵的流程如下图所示

（1）硝酸铵的水溶液呈           (填“酸性”、“中性”或“碱性”)；其水溶液中各离子的浓度大小顺序为：                  。
（2）已知N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H<0，当反应器中按n(N₂)：n(H₂)=1：3投料，分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线如下图。

①曲线a对应的温度是              。
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是

A．及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率

B．P点原料气的平衡转化率接近100%，是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件

C．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)＞K(N)

D．M点对应的H2转化率是75%

E．如果N点时c(NH₃)＝0.2 mol·L^－1，N点的化学平衡常数K≈0.93
（3）尿素（H₂NCONH₂）是一种非常重要的高效氮肥，工业上以NH₃、CO₂为原料生产尿素，该反应实际为二步反应：第一步：2NH₃(g)＋CO₂(g)===H₂NCOONH₄(s)   ΔH=－272 kJ·mol^－1
第二步：H₂NCOONH₄(s)===CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)   ΔH=＋138 kJ·mol^－1
写出工业上以NH₃、CO₂为原料合成尿素的热化学方程式：                   
（4）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如下左图所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第__________步反应决定，总反应进行到________min时到达平衡。
②反应进行到10 min时测得CO₂的物质的量如图所示，则用CO₂表示的第一步反应的速率v(CO₂)＝_______________mol·L^－1·min^－1。
③在右图中画出第二步反应的平衡常数K随温度的变化的示意图。

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)。

已知体积为2 L的恒容密闭容器中发生反应：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)，请根据化学反应的有关原理回答下列问题：
（1）一定条件下，充入2.0 mol SO₂ (g) 和1.0 mol O₂(g)，20 s后达平衡，测得SO₃的体积分数为50%，则用SO₂表示该反应在这20 s内的反应速率为            mol/(L·s)。
（2）该反应的平衡常数K＝            ，若降温其值增大，则该反应的ΔH      0（填“＞”或“＜”或“＝”）。
（3）如图，P是可自由平行滑动的活塞，在相同温度时，向A容器中充入4 mol SO₃(g)，关闭K，向B容器中充入2 mol SO₃(g)，两容器内分别充分发生反应。已知起始时容器A和B的体积均为a L。试回答：反应达到平衡时容器B的体积为1.25 a L，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）。

（4）如图表示该反应的速率(v)随时间(t)的变化的关系：据图分析：你认为t₁时改变的外界条件可能是________            ；t₆时保持压强不变向体系中充入少量He气，平衡_        ____移动。(填“向左”“向右”或“不”)。

汽车尾气作为空气污染的主要来源之一，其中含有大量的有害物质，包括CO、NO_x、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等。对汽车尾气的治理使环境工作者面临了巨大的挑战。试回答下列问题：
（1）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
则由CH₄将NO₂完成还原成N₂，生成CO₂和水蒸气的热化学方程式是____________________；
（2）NO_x也可被NaOH溶液吸收而生成NaNO₃、NaNO₂，已知某温度下，HNO₂的电离常数K_a=9.7×10^-4mol•L^-1，NO₂^-的水解常数为K_h=8.0×10^-10mol•L^-1，则该温度下水的离子积常数=______（用含Ka、Kh的代数式表示），此时溶液的温度______25℃（“＞”、“＜”、“=”）。
（3）化工上利用CO合成甲醇，反应的热化学方程式为：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）△H=-90.8KJ•mol^-1。不同温度下，CO的平衡转化率如右图所示：图中T₁、T₂、T₃的高低顺序是________，理由是______。

（4）化工上还可以利用CH₃OH生成CH₃OCH₃。在体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)。

容器编号	温度（℃）	起始物质的量（mol）	平衡物质的量（mol）
CH3OH	CH3OCH3	H2O
Ⅰ	387	0.20	0.080	0．080
Ⅱ	207	0.20	0.090	0.090

该反应的正反应为________反应（填“吸热”、“放热”），若起始是向容器Ⅰ中充入CH₃OH0.15mol、CH₃OCH₃0.15mol和H₂O0.10mol，则反应将向_____方向进行（填“正”、“逆”）。
（5）CH₃OH燃料电池在便携式通讯设备、汽车等领域有着广泛的应用。已知电池工作时的总反应方程式为：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，电池工作时的示意图如右图所示：

质子穿过交换膜移向_____电极区（填“M”、“N”），负极的电极反应式为________。

汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。

（1）汽车尾气净化的主要原理为2N0+2C0→ 2C0₂+N₂。在密闭容器中发生该反应时，c(C0₂)随温度（T)和时间（t）的变化曲线如图所示。
①T₁       (填“>”“＜”或“=”)T₂
②在T₂温度下，0〜2 S内的平均反应速率（N2)=。
③若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是        。

（2）NH₃催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用广泛的烟气氮氧化物脱除技术。用Fe作催化剂时，在氨气足量的情况下，不同 对应的脱氮率如图所示。

脱氮效果最佳的=             。此时对应的脱氮反应的化学方程式为           。
（3）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可形成燃料电池，其原理如图所示。该电池在使用过程中石墨I电极上生成N₂O₅,其电极反应式为        。

硫酸法是现代氧化铍或氢氧化铍生产中广泛应用的方法之一， 其原理是利用预焙烧破坏铍矿物(绿柱石—3BeO· Al₂O₃·6SiO₂及少量FeO等)的结构与晶型， 再采用硫酸酸解含铍矿物， 使铍、铝、铁等酸溶性金属进入溶液相， 与硅等脉石矿物初步分离， 然后将含铍溶液进行净化、除杂， 最终得到合格的氧化铍( 或氢氧化铍) 产品， 其工艺流程如右图。

已知：（1）铝铵矾的化学式是NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O（2）铍元素的化学性质与铝元素相似
根据以上信息回答下列问题：
（1）熔炼物酸浸前通常要进行粉碎，其目的是：                  ；
（2）“蒸发结晶离心除铝”若在中学实验室中进行，完整的操作过程是_____________________洗涤、过滤。
（3）“中和除铁”过程中“中和”所发生反应的离子方程式是__________________，用平衡原理解释“除铁”的过程_____________________。
（4）加入的“熔剂”除了流程中的方解石外，还可以是纯碱、石灰等。其中， 石灰具有价格与环保优势， 焙烧时配料比( m石灰/ m绿柱石) 通常控制为1：3， 焙烧温度一般为1400℃—1500℃ 。若用纯碱作熔剂，SiO₂与之反应的化学方程式是__________________________，若纯碱加入过多则Al₂O₃、BeO也会发生反应，其中BeO与之反应的化学方程式是_______________________，从而会导致酸浸时消耗更多硫酸，使生产成本升高，结合离子方程式回答成本升高的原因_____________________。

甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：
（ⅰ）制备合成气：CH₄(g)+H₂O(g) CO(g)+3H₂(g) 
（ⅱ）合成甲醇：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) 
请回答下列问题：
（1）制备合成气：将1.0mol CH₄和2.0mol H₂O(g)通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应（i）；CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100℃时达到平衡的时间为5min，则从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为：v(H₂)=     。
100℃时该反应的平衡常数K=       ；若升高温度，平衡常数K将             （填“增大”、“减小”或“不变”）。
②图中p₁       p₂（填“<”、”“>”或“=”）。
③为解决合成气中H₂过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO₂，发生反应如下：CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)，为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为      。
（2）合成甲醇：在Cu₂O/ZnO作催化剂的条件下，向2L的密闭容器中通入1mol
CO(g)和2mol H₂(g)，发生反应(ⅱ)。
①反应（ⅱ）需在                           （填“高温”或“低温”）才能自发进行。
②据研究，反应过程中起催化作用的为Cu₂O，反应体系中含少量的CO₂ 有利于维持Cu₂O的量不变，原因是_________________（用化学方程式表示）。

减少污染、保护环境是全世界最热门的课题。
（1）为了减少空气中SO₂的排放，常采取的措施有：
将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H₂(g)＋1/2O₂(g)==H₂O(g) ΔH₁＝-241．8 kJ·mol^－1
C(s)＋1/2O₂(g)===CO(g)  ΔH₂＝－110．5 kJ·mol^－1
则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为：_________________________。
（2）CO在催化剂作用下可以与H₂反应生成甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)。在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H₂，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①M、N两点平衡状态下，容器中总物质的物质的量之比为：n(M)总：n(N)总=    。
②若M、N、Q三点的平衡常数K_M、K_N、K_Q的大小关系为       。
（3）电化学降解NO^—的原理如图所示，电源正极为    （填“a”或“b”）；若总反应为4NO₃^-+4H⁺5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，则阴极反应式为_________________。

（4）已知25 ℃时，电离常数K_a(HF)＝3．6×10^－4，溶度积常数K_sp(CaF₂)＝1．5×10^－10。现向1000 L 1．5×10^－2mol/L CaCl₂溶液中通入氟化氢气体，当开始出现白色沉淀时，通入的氟化氢为____________ mol(保留3位有效数字)。

Ⅰ．1100℃时，体积为2L的恒容容器中发生如下反应：Na₂SO₄（s）＋4H₂（g）Na₂S（s）＋4H₂O（g）
（1）下列能判断反应达到平衡状态的是________。

A．容器内气体压强不再变化

B．H2的体积分数不再变化

C．1 mol H－H键断裂同时2 mol H－O键形成

D．Na2S的质量不再变化

E．υ（正）＝υ（逆） 
F．容器内气体密度不再变化
（2）若2 min时反应达平衡，此时气体质量增加8 g，则用H₂表示该反应的反应速率为：        。
Ⅱ．丙烷燃料电池，以KOH溶液为电解质溶液。
（3）通入丙烷的电极为_____（填“正极”或“负极”），正极的电极反应式为         。
（4）燃料电池的优点________。
（5）若开始时电解质溶液中含KOH的物质的量为0.25 mol，当溶液中K₂CO₃的物质的量为0.1 mol时，消耗标准状况下丙烷的体积为        mL（保留一位小数）。

（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

氨是生产氮肥、尿素等物质的重要原料。
（1）合成氨反应N₂(g) + 3H₂(g)2NH₃(g)在一定条件下能自发进行的原因是           。电化学法是合成氨的一种新方法，其原理如图1所示，阴极的电极反应式是                     。

（2）氨碳比[n(NH₃)/n(CO₂)]对合成尿素[2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(g)+H₂O(g)]有影响，恒温恒容时，将总物质的量3 mol的NH₃和CO₂以不同的氨碳比进行反应，结果如图2所示。a、b线分别表示CO₂或NH₃的转化率变化，c线表示平衡体系中尿素的体积分数变化。[n(NH₃)/ n(CO₂)]=           时，尿素产量最大；经计算，图中y=               （精确到0.01）。
（3）废水中含氮化合物的处理方法有多种。
①NaClO溶液可将废水中的NH₄⁺转化为N₂。若处理过程中产生N₂ 0.672 L（标准状况），则需要消耗0.3mol·L^-1的NaClO溶液               L。
②在微生物的作用下，NH₄⁺经过两步反应会转化为NO₃^-，两步反应的能量变化如图3所示。则1 mol NH₄⁺ (aq)全部被氧化成NO₃^- (aq)时放出的热量是               kJ。

③用H₂催化还原法可降低水中NO₃^-的浓度，得到的产物能参与大气循环，则反应后溶液的pH       （填“升高”、“降低”或“不变”）。

煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能量综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生成水煤气，而当前比较流行的液化方法用煤生成CH₃OH。
（1）已知：CO₂(g)+3H₂(g)=CH₃OH(g)+H₂O(g)  △H₁
2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)   △H₂
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)    △H₃
则反应CO(g) +2H₂(g)=CH₃OH(g) 的△H=_______。
（2）如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①T₁和T₂温度下平衡常数大小关系是K₁____K₂（填“>”“<”或“=”）。
②由CO合成甲醇时，CO在250℃、300℃、350℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示，则曲线c所表示的温度为______℃，实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是______。

③以下有关该反应的说法正确的是_________（填序号）。
A．恒温、恒容条件下同，若容器内的压强不发生变化，则可逆反应达到平衡
B．一定条件下，H₂的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时，可逆反应达到平衡
C．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH₃OH的产率
D．某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)=0.2mol/L，则CO的转化率为80%
（3）一定温度下，向2L固定体积的密闭容器中加入1molCH₃OH，发生反应：CH₃OH(g) CO(g) +2H₂(g)，H₂的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

0～2min内的平均反应速率v(CH₃OH)= ____________；该温度下，CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)的平衡常数K=____________；相同温度下，若开始加入CH₃OH(g)的物质的量是原来的2倍，则_____ 是原来的2倍．
A．平衡常数      B．CH₃OH的平衡浓度     C．达到平衡的时间   D．平衡时气体的密度

运用化学反应原理研究部分单质及其化合物的反应有重要意义。
（1）氨是氮循环过程中的重要物质，是氮肥工业的重要原料。氨的合成目前普遍使用的人工固氮方法：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)。请回答：
①已知：H-H键能为436kJ/mol，N   N键能为945kJ/mol，N一H键能为391kJ/mol．由键能计算消耗1molN₂时的△H=_________。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”）；
②如图中：当温度由T₁变化到T₂时，K_A______K_B（填“＞”、“＜”或“=”）。
（2）氨气溶于水得到氨水。NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃，25℃时，将amolNH₄NO₃溶于水，溶液显酸性，原因是___________（用离子方程式表示），向该溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将__________（填“正向”、“不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的浓度为________mol/L（用含a、b的代数式表示），（NH₃·H₂O的电离平衡常数取K_b=2×10^-5mol/L）
（3）硫酸生产中，SO₂催化氧化生成SO₃：SO₂(g)+1/2O₂(g)SO₃(g)△H＜0，是工业上生产硫酸的关键步骤。
①在某温度时，该反应的平衡常数K=0.75，若在此温度下，向100L的恒容密闭容器中，充入3mol SO₂、4mol O₂和4mol SO₃，则反应开始时正反应速率________逆反应速率（填“＜”、“＞”或“=”）。
②在①中的反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO₂(g)平衡浓度比原来减小的是________。
a．保持温度和容器体积不变，充入1.0mol SO₃(g)
b．保持温度和容器内压强不变，充入2.0mol He
c．降低温度
d．在其他条件不变时，减小容器的容积
③由硫酸可制得硫酸盐．在一定温度下，向K₂SO₄溶液中滴加Na₂CO₃溶液和BaCl₂溶液，当两种 沉淀共存时，＝_________。
[已知该温度时，Ksp(BaSO₄)=1.3×10^-10，Ksp(BaCO₃)=5.2×10^-9]

Ⅰ：如图所示，甲、乙之间的隔板K和活塞F都可左右移动，甲中充入2molA和1molB，乙中充入2molC和1molHe，此时K停在0处。在一定条件下发生可逆反应：
2A（g）+B（g）2C（g）； 反应达到平衡后，再恢复至原温度。回答下列问题：

（1）达到平衡时，隔板K最终停留在0刻度左侧a处，则a的取值范围是            。
（2）若达到平衡时，隔板K最终停留在左侧刻度1处，此时甲容积为2L，反应化学平衡常数为___________。
（3）若达到平衡时，隔板K最终停留在左侧刻度靠近0处， 则乙中可移动活塞F最终停留在右侧的刻度不大于         ；
Ⅱ：若一开始就将K、F固定，其它条件均不变，则达到平衡时：
（4）测得甲中A的转化率为B，则乙中C的转化率为         ；
（5）假设乙、甲两容器中的压强比用D表示，则D的取值范围是               。