高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

（9 分）碳元素是形成物种最多的元素之一，其中许多物质对人类来说有着极其重要的作用。
（1）石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，它是世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料，同时也是导电性最好的材料。下列物质在一定条件下能与它反应的是________(填字母)。

A．氧气

B．单质氟

C．氢氧化钠溶液

D．浓硝酸

（2）①CH₄(g)＋H₂O(g)===CO(g)＋3H₂(g) ΔH＝+206 kJ·mol^－1
②CO(g)＋2H₂(g)="==" CH₃OH(g) ΔH＝-91kJ·mol^－1
则CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH(g)和H₂(g)的热化学方程式为_____________。
（3）工业中用乙苯为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯的反应方程式为：
C₆H₅-CH₂CH₃（g）C₆H₅-CH=CH₂（g）+H₂（g）△H₁
向体积为VL 的密闭容器中充入a mol 乙苯，反应达到平衡状态时，平衡体系组成（物质的量分数）与温度的关系如图所示，在600℃时，平衡体系中苯乙烯的物质的量分数为25%，则：
   
①计算600℃温度下该反应的平衡常数             。
②分析上述平衡体系组成与温度的关系图可知：△H₁     0（填“＞、=或＜” )。
（4）某科研组设计如图装置，模拟“人工树叶”电化学实验装置如右图所示，该装置能将H₂O 和CO₂转化为O₂和燃料(C₃H₈O)。该装置工作时，a 电极的反应为          。

（共14分）SO₂的含量是空气质量日报中一项重要检测指标，请结合所学知识回答下列问题。

（1）工业制硫酸过程中，SO₂催化氧化的原理为：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g） 。T℃时，向某密闭容器中充入一定SO₂（g）和O₂（g），发生上述反应，测得SO₂（g）的平衡转化率（a）与体系总压强（p）的关系如图所示。
①a、b两点对应的平衡常数K（a）       K（b）（填“>”、“<”或“=”，下同），SO₂浓度c（a）      c（b）。
②c点时，反应速率v（正）           v（逆）。
（2）电化学法处理SO₂。
硫酸工业尾气中的SO₂经分离后，可用于制备硫酸，同时获得电能，装置如下图所示（电极均为惰性材料）：

①M极发生的电极反应式为                。
②若使该装置的电流强度达到2.0A，理论上每分钟应向负极通入标准状况下气体的体积为        L（已知：1个e^-所带电量为1.6×10^-19C）。
（3）溶液法处理SO₂。已知常温下H₂SO₃和H₂CO₃的电离常数如下表所示：

常温下，将SO₂缓慢通入100mL 0.2mol•L^-1的Na₂CO₃溶液中，当通入448mLSO₂时（已折算为标准状况下的体积，下同），发生的离子方程式为              ；当通入896mLSO₂时，所得溶液呈弱酸性，溶液中各离子浓度由大到小的顺序为        。

t℃时，将2molSO₂和1molO₂通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g），△H=－Q,10分钟时反应达到化学平衡，此时测得反应物O₂还乘余0.8mol，请填写下列空白
（1）从反应开始到达化学平衡，生成SO₃的平均反应速为          ；平衡时SO₂转化率为         。
（2）下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是      （填标号，下同）。
A．溶器内压强不再发生变化
B．SO₂的体积分数不再发生变化
C．容器内气体原子总数不再发生变化
D．相同时间内消耗2nmolSO₂的同时生成nmolO₂
E．相同时间内消耗2nmolSO₂的同时消耗nmolO₂
（3）反应达到化学平衡后，以下操作将引起平衡向正反方向移动并能提高SO₂转化率的是________。
A．向容器中通入少量O₂
B．向容器中通入少量SO₂
C．降低温度
D．使用催化剂
E．向容器中通入少量氦气（已知：氦气和SO₂、O₂、SO₃都不发生反应）
（4）t₂℃时，若将物质的量之比n（SO₂）：n（O₂）=1：1的混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中，反应达到平衡时，混合气体体积减少了20%。SO₂的转化率为________。

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          。

（1）已知常温常压下：
①2CH₃OH（l）＋3O₂（g）＝2CO₂（g）＋4H₂O（g）  △H＝－1275.6kJ/mol
②H₂O（l）＝H₂O（g） △H＝＋44.0kJ/mol
写出甲醇燃烧的热化学方程式_____________________。
（2）甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。工业上用如下方法好处甲醇：

①方法一：该反应的△S_____0（填“＞”或“＜”）。图中曲线a到曲线b的措施是_________，恒温恒容时，下列说法能说明反应到达平衡状态的是________。

A．体系的平均摩尔质量不再改变	B．V（CO）＝V（CH3OH）
C．H2的转化率达到了最大限度	D．△H不再改变

②方法二：将CO₂和H₂按物质的量之比1：3充入体积为2.0L的恒容密闭容器中反应，如图两条曲线分别表示压强为0.1MPa和5.0MPa下CO₂转化率随温度的变化关系，其中a点的平衡常数表达式为：___________；a，b两点化学反应速率别用Va、Vb表示，则Va_____Vb（填“大于”、“小于”或“等于”）。已知原子利用率＝期望产物的总质量与生成物的总质量之比，则方法二的原子利用率与方法一的原子利用率之比为___。
（3）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是通电后将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。写出除去甲醇的离子方程式_________。

一定温度下，在容积固定的V L密闭容器中加入n mol A、2n mol B，发生反应：A(g)＋2B(g）2C(g） ΔH<0，反应达平衡后测得平衡常数为K，此时A的转化率为x。
（1）一段时间后上述反应达到平衡。则下列说法中正确的是________(填字母)。
A．物质A、B的转化率之比为1∶2
B．起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为3n∶(3n－nx)
C．充入惰性气体(如Ar)，平衡向正反应方向移动
D．当2v_正(A)＝v_逆(B)时，反应一定达到平衡状态
（2）K和x的关系满足K＝____________。
（3）该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示。

①由图可知，反应在t₁、t₃、t₇时都达到了平衡，而t₂、t₈时都改变了一种条件，试判断改变的条件：
t₂时_________________________；
t₈时_________________________。
②t₂时平衡向__________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
③若t₄时降压，t₅时达到平衡，t₆时增大反应物的浓度，请在图中画出t₄～t₆时逆反应速率与时间的关系线。

在2 L密闭容器内,800℃时反应2NO(g)+O₂(g）=2NO₂(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:

时间(s)	0	1	2	3	4	5
n(NO)(mol)	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

（1）上述反应在第5 s时,NO的转化率为         。
（2）如图中表示NO₂变化曲线的是         。用O₂表示0～2 s内该反应的平均速率v=             。
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是          。
a．v(NO₂)="2v" (O₂）         b．容器内压强保持不变
c．v_逆(NO)=2v_正(O₂）      d．容器内密度保持不变
（4）铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料是Pb和PbO₂，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为：PbO₂ + Pb + 2H₂SO₄ = 2PbSO₄ ↓ + 2H₂O，据此判断工作时正极反应为______________。
（5）火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N₂H₄)和强氧化剂液态双氧水。当它们混合反应时,即产生大量无污染物质并放出大量热。反应的化学方程式为                 。

（普通班做）在2L恒容密闭容器中，800℃时反应2NO（g）+O₂（g） 2NO₂（g）体系中，n（NO）随时间的变化如下表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
n（NO）（mol）	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

（1）写出该反应的平衡常数表达式：          ，已知K（300℃）＞K（350℃），则该反应正反应为        反应（填“放热”或“吸热”），升高温度，正反应速率         ，（填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）图中表示NO₂的变化的曲线是______，用氧气表示0—2s内该反应平均反应速率v（O₂）=         。

（3）求达平衡时NO的转化率为          。
（4）能说明该反应已经达到平衡状态的是          。
a．v（NO₂）=2v（O₂）        b．容器内压强保持不变
c．v（NO）_逆=2v（O₂）_正      d．容器内的密度保持不变
（5）能够使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是______。
a．及时分离出NO₂气体               b．增大O₂的浓度
c．适当升高温度                   d.使用高效催化剂

（实验班做）如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂引起了全世界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，进行如下实验：在容积为1L的密闭容器中，充入1molCO₂和3molH_2，在500℃下发生发应，CO₂（g）+3H₂（g）    CH₃OH（g） + H₂O（g）。实验测得CO₂和CH₃OH（g）的物质的量（n）随时间变化如下图1所示：

（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）＝_________________。500℃达平衡时，CH₃OH（g）的体积分数为         ，图2是改变温度时化学反应速率随时间变化的示意图，则该反应的正反应为     反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）500℃该反应的平衡常数为        （保留两位小数），若提高温度到800℃进行，达平衡时，K值      （填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）下列措施中不能使CO₂的转化率增大的是________________。
A．在原容器中再充入1mol H₂        B．在原容器中再充入1molCO₂
C．缩小容器的容积                D．使用更有效的催化剂
E.将水蒸气从体系中分离出
（4）500℃条件下，测得某时刻，CO₂（g）、H₂（g）、CH₃OH（g）和H₂O（g）的浓度均为0. 5mol/L，则此时v（正）       v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）。
（5）下列措施能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是        。
A.升高温度                     B.在原容器中充入1molHe
C.将水蒸气从体系中分离出       D.缩小容器容积，增大压强

（普通班做）（1）下图是NO₂和CO反应生成CO₂和NO过程中能量变化示意图，请写出NO₂和CO反应的热化学方程式：____________________。


（2）氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一。其合成原理为：
N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g） ΔH="-92.4" kJ·mol^-1。在定容密闭容器中,使2 mol N₂和6 mol H₂混合发生反应，平衡时N₂转化率为20％:
①当反应达到平衡时,N₂和H₂的浓度比是    N₂和H₂的转化率比是    ，反应共放热    KJ。
②升高平衡体系的温度,混合气体的平均相对分子质量      ,密度      （填“变大”“变小”或“不变”）。
③当达到平衡时,充入氩气 ,平衡将     （填“正向”“逆向”或“不”）移动。
④若容器绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将     （填“正向”“逆向”或“不”）移动。达到新平衡后,容器内温度     （填“大于”“小于”或“等于”）原来的2倍。

（实验班做）合成氨工业中氢气可由天然气和水蒸汽反应制备，其主要反应为：
CH₄+ 2H₂O_­ CO₂+4H_2­，已知：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l） △H=-890KJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l） △H=-571.6KJ/mol
H₂O（g）=H₂O（l） △H=-44KJ/mol
（1）写出由天然气和水蒸汽反应制备H₂的热化学方程式：        。
（2）某温度下，10L密闭容器中充入2mol CH₄和3mol H₂O（g），发生CH₄（g）+ 2H₂O（g） CO₂（g）+4H₂（g）反应，过一段时间反应达平衡，平衡时容器的压强是起始时的1.4倍。
则①平衡时，CH₄的转化率为        ，H₂的浓度为     ，反应共放出或吸收热量    KJ。
②升高平衡体系的温度,混合气体的平均相对分子质量      ,密度      。（填“变大”“变小”或“不变”）。
③当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将      （填“正向”“逆向”或“不”）移动。
④若保持恒温，将容器压缩为5L（各物质仍均为气态），平衡将     （填“正向”“逆向”或“不”）移动。达到新平衡后,容器内H₂浓度范围为         。

某温度下，将2molA和3molB充入体积为2L的密闭容器中进行化学反应：A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)   △H＞0，当反应进行到10min末达到平衡，此时测得C的物质的量为1.2mol。回答下列问题:
（1）0～10min内A的平均反应速率为               。
（2）反应达平衡时B的转化率为                 。
（3）在其他条件不变的情况下，将体积压缩到原来的1/2时，对反应产生的影响是      。
A．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正方向移动
B．正、逆反应速率都不变，平衡不移动，各物质物质的量不变
C．正、逆反应速率都增大，平衡不移动，各物质浓度不变
D．正、逆反应速率都增大，平衡不移动，各物质物质的量不变
（4）可以证明恒温恒容条件下该可逆反应已达到平衡状态的是          。
A．单位时间内消耗1molA，同时生成1molC
B．混合气体的密度不随时间而改变
C．混合气体的平均摩尔质量不随时间而改变
D．A和C在混合气体中的体积分数之比不随时间而改变
（5）若在其他条件不变的情况下，采取下列措施反应达平衡C的百分含量不变的是      。
A．通入He气           B．使用催化剂    
C．升高温度            D．再充入2molA和3molB
（6）若保持原温度和容器容积不变再向其中充入2molA和1molB，平衡常数将         （填“增大” “减小”或“不变”），重新达到化学平衡状态时,此时平衡混合气体中C的体积分数为       。

在生活中，需要对化学反应的速率和化学反应的限度进行研究，以便控制化学反应。
I．某实验小组以H₂O₂分解为例，研究浓度、催化剂、温度对反应速率的影响。按照如下方案完成实验。

	反应物	催化剂	温度
①	10mL10% H2O2溶液	无	25℃
②	10mL20% H2O2溶液	无	25℃
③	10mL20% H2O2溶液	无	40℃
④	10mL20% H2O2溶液	1~2滴0.1mol/LFeCl3溶液	40℃

通过实验得到氧气的体积与时间的关系如右图所示，
回答下列问题：

（1）代表实验①的图示是                 。
（2）对比实验③和④的目的是              。
（3）通过上面对比实验，所得的实验结论是        。
Ⅱ．一定温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中充入1molN₂和3 mol H₂，一定条件下发生反应：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)，测得其中N₂物质的量随时间变化如图所示。回答下列问题：

（4）从开始反应到t₂时刻，氨气的平均反应速率为              。
（5）在t₃时刻，氢气的转化率为          。

（本小题14分）氮气是制备含氮化合物的一种重要物质，而含氮化合物的用途广泛。
（1）图中表示两个常见的固氮反应：

①N₂＋3H₂2NH₃
②N₂＋O₂2NO的平衡常数（lg K）与温度的关系，
根据图中的数据判断下列说法正确的是________（填序号）。

A．反应②为放热反应

B．常温下，反应①的反应速率很大，而反应②的反应速率很小

C．升高温度，反应①的反应速率增大，反应②的反应速率减小

D．在常温下，利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大

（2）工业上也可在碱性溶液中通过电解的方法实现由N₂制取NH₃：2N₂＋6H₂O4NH₃＋3O₂，通入N₂的一极是________（填“阴极”或“阳极”），阳极的电极反应式是____    ___。
（3）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生反应：
①N₂（g）＋3H₂O（l）2NH₃（g）＋O₂（g） ΔH＝a kJ/mol。
已知：②N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g） ΔH＝－92.4 kJ/mol，
2H₂（g）＋O₂（g）2H₂O（l） ΔH＝－571.6 kJ/mol，则a＝__________。
（4）已知：4NH₃（g）＋3O₂（g）2N₂（g）＋6H₂O（g） ΔH＝－1316 kJ·mol^－1，氨是一种潜在的清洁能源，可用作碱性燃料电池的燃料。
①当温度不同（T₂＞T₁）、其他条件相同时，下列图像正确的是________（填代号）。

②该燃料电池的负极反应式是____________。
（5）工业上合成氨时，温度过高，氨气的产率降低，试从化学平衡移动原理的角度加以解释：_____________。

已知NO2和N2O4之间发生可逆反应： 2NO₂ (g) (红棕色) N₂O₄(g) (无色)
（1）在烧瓶A和B中盛有相同浓度的NO₂和N₂O₄的混合气体，中间用止水夹夹紧，浸入到盛有水的烧杯中，如图所示。

分别向两个烧杯中加入浓硫酸和NH₄NO₃固体，观察到的现象是：A中气体红棕色加深，B中      。这说明，当条件改变时，原来的化学平衡将被破坏，并在新的条件下建立起新的平衡，即发生化学平衡的移动。下列条件的改变，能使该反应化学平衡正向移动的是         。
a．及时分离出NO2气体          b．适当降低温度
c．增大压强                   d．选择高效催化剂
（2）下图是在一定温度下，某固定容积的密闭容器中充入一定量的NO₂气体后，反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。下列叙述正确的是            。
a．t1时，反应未达到平衡， NO2浓度在减小
b．t2时，反应达到平衡，反应不再进行
c．t2～t3，各物质浓度不再变化
d．t2～t3，各物质的浓度相等
e．0～t2，N₂O₄浓度增大
f．反应过程中气体的颜色不变
（3）某容积2L的密闭容器中充入一定量的NO₂和N₂O₄的混合气体，在一定温度压强下，两者物质的量随时间变化如图所示。
①表示NO₂变化的曲线是     (填“X”或“Y”)。
②在0到1 min内用Y的浓度变化表示的该反应的反应速率是      mol•L－1•min－1
③计算该反应平衡时化学反应平衡常数K=        。