高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

大气污染越来越成为人们关注的问题，工业生产尾气中的氮氧化物必须脱除(即脱硝)后才能排放。
（1）已知：

CH₄可用于脱硝，其热化学方程式为：

已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

由此计算△H₃=          kJ·mol^-1，C-H化学键键能E=          kJ·mol^-1。
（2）反应2CO(g) +2NO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)也可用于脱硝，图1为该反应过程中NO的平衡转化率a(NO)与温度、压强的关系[其中初始c(CO)和c(NO)均为1mol．L^-1]，计算该反应在200cC时的平衡常数K=__       ，图中压强(P₁、P₂、P₃)的大小顺序为_____________。

（3）有人利用电化学方法将CO和NO转化为无毒物质。装置如图2所示
①电极a是       极；②电极b的电极反应式是                    。
（4）新型臭氧氧化技术利用具有极强氧化性的0，对尾气中的NO脱除，反应为NO(g)+O₃(g)=NO₂(g)+O₂(g)，在一定条件下，将NO和0，通人密闭容器中并不断加热发生反应(温度不超过各物质的分解温度)，NO₂的体积分数妒(NO₂)随时间变化如图3所示，可以发现t₁s后NO。的体积分数下降，其可能的原因是__________。研究小组通过增大比值提高NO的平衡转化率，却发现当>1时，NO₂的物质的量减小，可能原因是________________。

某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应：
A(g)+xB(g)2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度随时间变化如下图所示。设35min和55min的平衡常数分别为K₁、K₂。

回答下列问题：
（1）反应方程式中的x＝           ；20min时的平衡常数 K =             。
（2）8min时A的转化率为            。
（3）30min时改变的条件是                         。
（4）若40min时改变的条件是升高温度，则K₁    K₂(填“＞”或“＜”或“＝”， 下同)。
（5）能判断反应A(g)+xB(g)2C(g)，达到化学平衡状态的依据是    (填序号)。
A．恒容容器中压强不变         B．混合气体中c(A)不变
C．2v_正(A)= v_逆(C)              D．2c(A)= c(C)

材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础，铁和碳是生活中常见的材料。
（1）碳可用于制取水煤气：C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)。相同温度下，在体积均为2L的两个密闭容器(已加入足量的碳)中进行上述反应，反应容器分别用编号A、B表示。
①写出该反应的平衡常数的表达式：                        
②已知该温度下平衡常数K="1.5" mol·L^－1，若向A容器中另加入一定量的水蒸气，经过一段时间后达到平衡，此时c(H₂O)=0.1mol·L^－1、c(CO)=0.5mol·L^－1，则c(H₂)=          mol·L^－1。
③若向B容器中再加入一定量的水蒸气，某一时刻测得体系中物质的量如下：n(H₂O)=0.2mol、n(CO)=0.2mol、 n(H₂)=0.8mol则此时该反应              
(填“向正方向进行”、“向逆方向进行”或“处于平衡状态”)。
（2）钢铁在海水中常发生电化学腐蚀，其负极反应式为               ；
（3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护，为减缓铁的腐蚀，若开关K置于b处则Fe应与电源的       极相连。若开关置于a处，则下列可用作X极材料的是                。

A．Zn       B．Cu      C．石墨      D．Pt

在2 L的密闭容器内，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：K＝______________。已知：K_300℃>K_350℃，则该反应是______热反应。
（2）下图表示NO₂的变化的曲线是__________。用O₂表示从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）为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．适当升高温度   c．增大O₂的浓度  d．选择高效催化剂

在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N₂O₄，发生反应N₂O₄(g)2NO₂(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：
（1）反应的△H       0（填“大于”“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0~60s时段，反应速率v(N₂O₄)为            mol·L^-1·s^-1反应的平衡常数K₁为            。
（2）100℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N₂O₄)以0.0020 mol·L^-1·s^-1的平均速率降低，经10s又达到平衡。a:T         100℃（填“大于”“小于”），判断理由是      。
b:列式计算温度T是反应的平衡常数K₂           
（3）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向            （填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是            。

氮的氢化物NH₃、N₂H₄等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。
（1）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨的燃烧实验涉及下列两个相关的反应：
①4NH₃(g)＋5O₂(g)＝4NO(g)＋6H₂O(l)   ΔH₁
②4NH₃(g)＋6NO(g)＝5N₂(g)＋6H₂O(l)   ΔH₂
则反应 4NH₃(g)＋3O₂(g)＝2N₂(g)＋6H₂O(l)  ΔH＝                 。(请用含有ΔH₁、ΔH₂的式子表示)
（2）合成氨实验中，在体积为3 L的恒容密闭容器中，投入4 mol N₂和9 mol H₂在一定条件下合成氨，平衡时仅改变温度测得的数据如下表所示：

温度/K	平衡时NH3的物质的量/mol
T1	2.4
T2	2.0

已知：破坏1 mol N₂(g)和3 mol H₂(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2 mol NH₃(g)中的化学键消耗的能量。
①则T₁       T₂(填“＞”、“＜”或“＝”)
②在T₂ K下，经过10min达到化学平衡状态，则0~10min内H₂的平均速率v(H₂)=          ，平衡时N₂的转化率α(N₂)=           。
③下列图像分别代表焓变(ΔH)、混合气体平均相对分子质量()、N₂体积分数φ(N₂)和气体密度(ρ)与反应时间的关系，其中正确且能表明一段时间后该可逆反应达到了平衡状态的是           。

（3）某N₂H₄(肼或联氨)燃料电池(产生稳定、无污染的物质)原理如图1所示。

①M区发生的电极反应式为                                           。
②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和氯化钾溶液(电极均为惰性电极)，设饱和氯化钾溶液体积为500mL，当溶液的pH值变为13时(在常温下测定)，若该燃料电池的能量利用率为80%，则需消耗N₂H₄的质量为          g(假设溶液电解前后体积不变)。

能源、环境与人类生活和社会发展密切相关，研究它们的综合利用有重要意义。

（1）氧化—还原法消除氮氧化物的转化：
反应Ⅰ为：NO＋O₃＝NO₂＋O₂，生成11.2 L O₂(标准状况)时，转移电子的物质的量是      mol。反应Ⅱ中，当n(NO₂)∶n[CO(NH₂)₂]＝3∶2时，反应的化学方程式是          。
（2）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现了氮氧化物的循环转化，主要反应为：NO₂(g)＋SO₂(g)SO₃(g)＋NO(g)  ΔH＝－41.8 kJ·mol^－1已知：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)  ΔH＝－196.6 kJ·mol^－1写出NO和O₂反应生成NO₂的热化学方程式        。

（3）将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃OCH₃(g)+3H₂O(g)；
该反应平衡常数表达式为K＝              。
已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率如图所示。该反应的ΔH________(填“大于”、“小于”或“等于”)0。

（4）合成气CO和H₂在一定条件下能发生如下反应：CO(g) +2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH<0。在容积均为VL的I、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中分别充入a mol CO和2a mol H₂，三个容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到tmin时CO的体积分数如图所示，此时I、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定达到化学平衡状态的是     ；若三个容器内的反应都达到化学平衡时，CO转化率最大的反应温度是        。

雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一．已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：
①N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g）△H₁="a" kJ•mol^﹣1
②2NO（g）+O₂（g）⇌2NO₂（g）△H₂="b" kJ•mol^﹣1
③CO（g）+1/2O₂（g）⇌CO₂（g）△H₃="c" kJ•mol^﹣1
④2CO（g）+2NO（g）⇌N₂（g）+2CO₂（g）△H₄
请回答下列问题：
（1）根据反应①②③，确定反应④中△H₄ =          kJ•mol^﹣1。
（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数K_p时用气体组分（B）的平衡压强p（B）代替该气体物质的量浓度c（B），则反应①的K_p=                  （用表达式表示）．
（3）下列情况能说明反应②已达平衡状态的是          （填编号）．
A．单位时间内生成1mol NO₂的同时消耗了lmol NO
B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变
C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化
D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变
（4）探究反应④中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图1所示的曲线．试分析实际化工生产中不采用高压的原因                                          。
（5）探究反应④中平衡时CO₂的体积分数与反应物中的比值、温度的关系，得到如图2所示的曲线。
①在X、Y、Z三点中，CO的转化率从大到小的顺序是          。
②若保持其他条件不变，请在图2中，画出温度为T₂（T₂＜T₁）时的变化趋势曲线．

工业合成氨的反应为N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol N₂(g)和1.60 mol H₂(g)，反应经过20分钟在一定条件下达到平衡时，NH₃的物质的量分数(NH₃的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为计算：
（1）H₂在20分钟内的平均反应速率为                     ；
（2）该条件下N₂的平衡转化率为                          ；（小数点后保留一位）
（3）该条件下反应2NH₃(g)N₂(g)＋3H₂(g)的平衡常数为               。（不带单位）

（1）人们常用催化剂来选择反应进行的方向．如图所示为一定条件下1mol CH₃OH与O₂发生反应时，生成CO、CO₂或HCHO的能量变化图（反应物O₂（g）和生成物H₂O（g）略去）。

①在有催化剂作用下，CH₃OH与O₂反应主要生成                   ；（填“CO、CO₂”或“HCHO”）
②2HCHO（g）+O₂（g）=2CO（g）+2H₂O（g）△H=                  ；
（2）已知：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H=﹣a kJ•mol^﹣1．
经测定不同温度下该反应的平衡常数如下：

温度（℃）	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

若某时刻、250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c（CO）=0.4mol•L^﹣1、c（H₂）=0.4mol•L^﹣1、c（CH₃OH）=0.8mol•L^﹣1，则此时V_正          V_逆（填“＞”、“＜”或“=”）。

草酸（H₂C₂O₄）是一种二元弱酸，广泛分布于动植物体中。
（1）人体内草酸累积过多是导致结石（主要成分是草酸钙）形成的原因之一。有研究发现，EDTA（一种能结合金属离子的试剂）在一定条件下可以有效溶解结石，用化学平衡原理解释其原因：                。
（2）已知：0.1 mol·L^－1KHC₂O₄溶液呈酸性。下列说法正确的是             （填字母序号）。
a. 0.1 mol·L^－1KHC₂O₄溶液中：c(K⁺) + c(H⁺) = c(HC₂O₄^-) + 2c(C₂O₄^2-) + c(OH^-)
b. 0.1 mol·L^－1 KHC₂O₄溶液中：c(K⁺) > c(HC₂O₄^-) > c(C₂O₄^2-) > c(H₂C₂O₄)
c. 浓度均为0.1 mol·L^－1 KHC₂O₄和K₂C₂O₄的混合溶液中：2c(K⁺) = c(HC₂O₄^-) + c(C₂O₄^2-)
d. 0.1 mol/L KHC₂O₄溶液中滴加等浓度NaOH溶液至中性：c(K⁺) > c(Na⁺)
（3）利用草酸制备草酸亚铁晶体(FeC₂O₄·xH₂O)的流程及组分测定方法如下：

已知：i. pH>4时，Fe²⁺易被氧气氧化
ii. 几种物质的溶解度(g /100g H₂O)如下

	FeSO4·7H2O	(NH4)2SO4	FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O
20℃	48	75	37
60℃	101	88	38

①用稀硫酸调溶液pH至1～2的目的是：              ，               。
②趁热过滤的原因是：                。
③氧化还原滴定法常用于测定草酸亚铁晶体的摩尔质量(M)。称取a g草酸亚铁晶体溶于稀硫酸中，用b mol·L^－1的高锰酸钾标准液滴定，到达滴定终点时，消耗高锰酸钾VmL，则M =           。(已知：部分反应产物为Mn²⁺、Fe³⁺、CO₂)

大气中的部分碘源于O₃对海水中I¯的氧化。某科学小组进行O₃与含I¯溶液反应的相关研究。
（1）O₃将I¯氧化生成I₂的过程由3步反应组成：
① I¯（aq）+ O₃（g）="==" IO¯(aq)+O₂（g）  △H₁
② IO¯（aq）+H⁺(aq)HOI(aq)  △H₂
③ HOI(aq) + I¯(aq) + H⁺(aq)I₂(aq) + H₂O(l)  △H₃
用热化学方程式表示O₃氧化I¯生成I₂的反应____________________。
（2）O₃在水中易分解，一定条件下，O₃的浓度减少一半时所需的时间（t）如下表所示。已知：O₃的起始浓度为0.0216 mol/L。

	3.0	4.0	5.0	6.0
20	301	231	169	58
30	158	108	48	15
50	31	26	15	7

 
① 在30℃、pH=4.0条件下，O₃的分解速率为__________mol/(L·min)。
② pH增大能加速O₃分解，表明对O₃分解起催化作用的是___________。
③ 根据表中数据，推测O₃在下列条件下分解速率依次增大的顺序为_________（填字母代号）。
a．40℃、pH=3.0      b．10℃、pH=4.0      c．30℃、pH=7.0
（3）I₂在KI溶液中存在下列平衡：I₂(aq)＋I^－(aq)I₃^-(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数如图1所示，下列说法正确的是_____________。
A．反应I₂(aq)＋I^－(aq) I₃^-(aq)的ΔH>0
B．利用该反应可以除去硫粉中少量的碘单质
C．在上述平衡体系中加入苯，平衡不移动
D．25℃时，在上述平衡体系中加入少量KI固体，平衡常数K小于680
     
图1                        图2
（4）将I₂溶于CCl₄中，得到紫红色的溶液，再加入一定浓度的KI溶液，现象如图2所示：
①上层溶液中含碘元素的微粒有____________________（用化学符号表示）。
②由实验现象可推测关于I₂溶解性的结论是_________________________。

T ℃、2L密闭容器中某一反应在不同时刻的各物质的量如图所示(E为固体，其余为气体)。

回答下列问题：
（1）写出该反应的化学方程式：                           。
（2）反应开始至3 min时，用D表示的平均反应速率为              mol·L^-1·min^-1。
（3）T ℃时，该反应的化学平衡常数K=                  。
（4）第6 min时，保持温度不变，将容器的体积缩小至原来的一半，重新达到平衡后，D的体积分数为               。
（5）另有一个2 L的密闭容器，T ℃、某一时刻时，容器中各物质的量如下表所示：

物质	A	B	D	E
物质的量(mol)	0.8	1.0	0.4	0.2

此时v(正)          v(逆)(填“＞”或“﹦”或“﹤”)。

研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。
（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
已知：Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)===2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH₁＝＋489.0 kJ·mol^－1；
C(石墨)＋CO₂(g)==="2CO(g)"   ΔH₂＝＋172.5 kJ·mol^－1。
则CO还原Fe₂O₃(s)的热化学方程式为________________________
（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)  ΔH
①该反应的平衡常数表达式为K＝_____________。
②取一定体积的CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比为1∶3)，加入恒容密闭容器中，发生上述反应。反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系如图Z7­6(a)所示，则该反应的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。

(a)                          (b)
图Z7­6
③在两种不同条件下发生反应，测得CH₃OH的物质的量随时间的变化关系如图(b)所示，曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K_I________K_Ⅱ(填“>”“<”或“＝”)。
（3）以CO₂为原料还可以合成多种物质。
①工业上尿素[CO(NH₂)₂]由CO₂和NH₃在一定条件下合成，其反应方程式为：____________
2NH₃＋CO₂   CO(NH₂)₂＋H₂O当氨碳比＝3，达平衡时CO₂的转化率为60%，则NH₃的平衡转化率为_________。
②用硫酸溶液作电解质进行电解，CO₂在电极上可转化为甲烷，该电极反应的方程式为________。

为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量，研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物含量显得尤为重要。
Ⅰ．氮氧化物研究
（1）一定条件下，将2molNO与2molO₂置于恒容密闭容器中发生反应2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)，下列各项能说明反应达到平衡状态的是            。
a．体系压强保持不变                  b．混合气体颜色保持不变
c．NO和O₂的物质的量之比保持不变     d．每消耗1 molO₂同时生成2 molNO₂
（2）汽车内燃机工作时会引起N₂和O₂的反应：N₂ + O₂2NO，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。在T₁、T₂温度下，一定量的NO发生分解反应时N₂的体积分数随时间变化如右图所示，根据图像判断反应N₂（g）+ O₂（g）2NO（g）的△H__________0(填“＞”或“＜”)。

（3）NO_x是汽车尾气中的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化如图所示：
写出该反应的热化学方程式：________________________________。
Ⅱ．碳氧化物研究
（1）在体积可变（活塞与容器之间的摩擦力忽略不计）的密闭容器如右图所示，现将3molH₂和2molCO放入容器中，移动活塞至体积V为2L，用铆钉固定在A、B点，发生合成甲醇的反应如下：CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）。测定不同条件、不同时间段内的CO的转化率，得到如下数据：

CO的转化率 T（℃）	10min	20min	30min	40min
T1	20%	55%	65%	65%
T2	35%	50%	a1	a2

①根据上表数据，请比较T₁_________T₂(选填“>”、“<”或“=”)；T₂℃下，第30min 时，a₁=________，该温度下的化学平衡常数为_______________。
②T₂℃下，第40min时，拔去铆钉（容器密封性良好）后，活塞没有发生移动，再向容器中通人6molCO，此时v(正）________v(逆）（选填“>”、“<”或“=”），判断的理由是                    。
（2）一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)₂溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba^2＋)＝c(CH₃COO^－)，则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka＝_________________(用含a和b的代数式表示)。