高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

（14分)研究表明：丰富的CO₂完全可以作为新碳源，解决当前应用最广泛的碳源（石油和天然气)到本世纪中叶将枯竭的危机，同时又可缓解由CO₂累积所产生的温室效应，实现CO₂的良性循环。
（1）目前工业上有一种方法是用CO₂和H₂在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图1表示恒压容器中0.5 mol CO₂和1.5 mol H₂转化率达80%时的能量变化示意图。写出230℃该反应的热化学方程式：        _______________             。

（2）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2mol CO₂和3mol H₂，测得CO₂（g)和CH₃OH（g)的浓度随时间变化如上图2所示。
①能说明该反应已经达到平衡状态的是_______________。（选填编号)
A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
B．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4molH₂O
D．该体系中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1:1，且保持不变
②计算该温度下此反应的平衡常数K＝________。（保留两位有效数字)。若改变条件    （填选项)，可使K＝1。
A．增大压强  
B．增大反应物浓度  
C．降低温度  
D．升高温度  
E．加入催化剂
（3）某甲醇燃料电池原理如图1所示。

①M区发生反应的电极反应式为_________________________。
②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极)，则该电解的总反应离子方程式为：                          。假设溶液体积为300 mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定)，理论上消耗甲醇的质量为_______（忽略溶液体积变化)。

PM2.5是连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，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。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

根据表中数据计算PM2.5试样的pH               。
（2）NO_x汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

则N₂和O₂反应生成NO的热化学反应方程式为_________________。
（3）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应：_________________。
②将生成的氢气与氧气分别通入两个多孔惰性电极，KOH溶液作为电解质溶液，负极的电极反应式_________________。
（4）为了改善环境，中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。
①有效“减碳”的手段之一是节能，下列制氢方法最节能的是________(填序号)。
A．电解水制氢：2H₂O2H₂↑＋O₂↑
B．高温使水分解制氢：2H₂O(g)2H₂＋O₂
C．太阳光催化分解水制氢
2H₂O2H₂↑＋O₂↑
D天然气制氢：CH₄＋H₂O(g)CO＋3H₂
②CO₂可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，一定条件下反应：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g);ΔH＝－49.0 kJ·mol^－1，测得CO₂和CH₃OH(g)浓度随时间变化如图所示。

从3 min到9 min，v(H₂)＝_______mol·L^－1·min^－1。
③能说明上述反应达到平衡状态的是________(填编号)。
A．反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗3 mol H₂，同时生成1 mol H₂O
D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
④工业上，CH₃OH也可由CO和H₂合成。参考合成反应CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是________。

温度/℃	0	100	200	300	400
平衡常数	667	13	1.9×10^－2	2.4×10^－4	1×10^－5

A．该反应正反应是放热反应
B．该反应在低温下不能自发进行，高温下可自发进行
C．在T ℃时，1 L密闭容器中，投入0.1 mol CO和0.2 mol H₂，达到平衡时，CO转化率为50%，则此时的平衡常数为100
D．工业上采用稍高的压强(5 MPa)和250 ℃，是因为此条件下，原料气转化率最高

尿素[CO（NH₂）₂]是首个由无机物人工合成的有机物。
（1）工业上尿素由CO₂和NH₃在一定条件下合成，其反应方程式为______________________________。
（2）当氨碳比n(NH₃)/ n(CO₂)＝4时，CO₂的转化率随时间的变化关系如下图所示。

①A点的逆反应速率v_逆（CO₂）________B点的正反应速率v_正（CO₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）。
②NH₃的平衡转化率为________。
③一定温度下，在一个容积不变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是      （填字母，下同）。
a．容器中的压强不变       b．3mol N—H键断裂的同时断裂2 molH—O键
c．c（CO₂）=c（H₂O）       d.．c（CO₂）的浓度保持不变
（3）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图所示。

①电源的负极为________（填“A”或“B”）。
②阳极室中发生的反应依次为___________________、___________________。
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________（填“增大”、“减小”或“不变”）；若两极共收集到气体11.2 L（标准状况），则除去的尿素为________g（忽略气体的溶解）。

(17分)氮及其化合物在工业生产和科技等领域有广泛应用。
（1）肼(N₂H₄)常用于火箭或原电池的燃料。已知：(i)N₂(g)+2O₂(g)=2NO₂(g)    ΔH=+67.7kJ/mol
(ii)N₂H₄(g)+ O₂(g)N₂(g)+2H₂O(g)    ΔH=-534kJ/mol
(iii)H₂O(g)= H₂O（1）   ΔH=-44kJ/mol
①反应2N₂H₄(g)+2NO₂(g)=3N₂(g)+4H₂O(l)   ΔH =_______kJ·mol^-1
②一定温度下，将N₂H₄与NO₂以体积比1：1置于10 L密闭容器中发生反应2N₂H₄(g)+ 2NO₂(g) 3N₂(g)+4H₂O（1），下列不能说明反应达到平衡状态的是_______。(填序号)
a．混合气体密度保持不变        b．混合气体颜色保持不变
c．N₂H₄与NO₂体积比保持不变      d．体系压强保持不变
③在10 L的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量变化如下表：

前2min内NO₂的平均反应速率为___________。平衡时NO₂的转化率________；该温度下反应的平衡常数K=_________。
反应在第6min时改变了条件，改变的条件可能是__________。(填序号)
a．使用催化剂     b．升高温度     c．减小压强     d．增加NO₂的量
（2）HNO₃和As₂S₃能发生反应：As₂S₃+10HNO₃==2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O，反应中被氧化的元素为_________。
若该反应中转移电子的物质的量为5 mol时，产物中的S经过转化全部生成浓H₂SO₄，然后与足量的铜在加热条件下反应消耗铜的量_________。(填序号)
a．小于0.75 mol    b．等于0.75mol     c．大于0.75mol    d．无法确定

水煤气不仅是合成氨的原料气也是合成烃及其化工产品的原料。
（1）直接水煤气燃料电池中，通CO、H₂的极为电池的      极（选填：“正”，“负”）。
（2）水煤气变换反应：CO(g) + H₂O(g)  CO₂(g) + H₂(g)  △H ＜ 0，下列措施能提高反应速率的有     （不定项选择）。
a.升高温度     b.加入催化剂     c.增大压强      d.降低浓度
（3）由水煤气可以合成甲醇（CH₃OH）。已知0.5 mol CH₃OH（l）完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放出热量为363.2 kJ，写出CH₃OH（l）燃烧的热化学方程式             。

一定温度下在体积为5L的密闭容器中发生可逆反应。
(I)若某可逆反应的化学平衡常数表达式为，写出该反应的化学方程式_________.
(Ⅱ)若该密闭容器中加入的是2molFe(a)与1molH₂O(g)，发生3Fe(s)+4H₂O(g) Fe₃O₄(s)+4H₂(g) ∆H<0，t₁秒时，H₂的物质的量为0.20mol，到第t₂称时恰好达到平衡。此时H₂的物质的量为0.35mol。
（1）t₁－t₂这段时间内的化学反应速率v(H₂)____________________________。
（2）若继续加人2molFe(s)，则平衡_______移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”).
（3）该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图。

t₃时改变了某种条件.改变的条件是___________。

在10L容器中，加入2mol的SO₂(g)和2mol的NO₂(g)，保持温度恒定，发生反应：SO₂(g)＋NO₂(g)SO₃(g)＋NO(g)。当达到平衡状态时，测得容器中SO₂(g)的转化率为50%。
（1）该温度下的该反应的平衡常数=__________________（用数值表示）
（2）该温度下、该容器中，再继续加入1mol的SO₂(g)，则：
化学平衡将向________方向移动，NO₂的转化率将____________；

煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为：
C(s)＋H₂O(g)CO(g)＋H₂(g) ΔH="+131.3" kJ•mol^-1，ΔS=＋133.7J•(K•mol) ^-1
①该反应能否自发进行与        有关。
②一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是     （填字母，下同）
a．容器中的压强不变   
b．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 molH—O键
c．υ_正(CO) =υ_逆(H₂O)   
d．c(CO)=c(H₂)

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义．根据已学知识回答下列问题：
（1）对于密闭容器中的反应：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0，673K，30MPa下n（NH₃）和n（H₂）随时间变化的关系如下图所示．

下列叙述正确的是      （填选项）．
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡
C．点d（t₁时刻）和点e（t₂时刻）处n（N₂）不一样
D．其他条件不变，773K下反应至t₁时刻，n（H₂）比上图中d点的值大
（2）已知N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=﹣92.4kJ•mol^﹣1
①合成氨工业采取的下列措施不可用平衡移动原理解释的是     （填选项）．
A．采用较高压强（20MPa～50MPa）        
B．采用500℃的高温
C．用铁触媒作催化剂                    
D．将生成的氨液化并及时从体系中分离出来
②在容积均为2L（容器体积不可变）的甲、乙两个容器中，分别加入2molN₂、6molH₂和1molN₂、3molH₂，在相同温度、催化剂下使其反应．最终达到平衡后，两容器N₂转化率分别为α_甲、α_乙，则甲容器中平衡常数表达式为     （用含α_甲的代数式表示，化简为最简式），此时α_甲     α_乙（填“＞”、“＜”“=”）．

一密封体系中发生下列反应：N₂ +3H₂2NH₃ +Q，下图是某一时间段中反应速率与反应进程的曲线关系图：

回答下列问题：
（1）处于平衡状态的时间段是______．
（2）t₁、t₃、t₄时刻体系中分别是什么条件发生了变化？            、          、         
（3）下列各时间段时，氨的百分含量最高的是______．

A．t0～t1

B．t2～t3

C．t3～t4

D．t5～t6

(11分）二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。
（1）科学家提出由CO₂制取C的太阳能工艺如图所示。

①若“重整系统”发生的反应中=6，则Fe_xO_y的化学式为______________。
②“热分解系统”中每分解l mol Fe_xO_y，转移电子的物质的量为________。
（2）工业上用CO₂和H₂反应合成二甲醚。已知：
CO₂(g）+3H₂(g）=CH₃OH(g）+H₂O(g）  △H₁=-53.7kJ·mol^-1
CH₃OCH₃(g）+H₂O(g）=2CH₃OH  △H₂=+23.4kJ·mol^-1
则2CO₂(g）+6H₂(g）CH₃OCH₃(g）+3H₂O(g） △H₃=    kJ·mol^-1
①一定条件下，上述合成二甲醚的反应达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是_____(填代号）。
a．逆反应速率先增大后减小      
b．H₂的转化率增大
c．反应物的体积百分含量减小    
d．容器中的值变小
②在某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率如下图所示。

T₁温度下，将6 mol CO₂和12 mol H₂充入2 L的密闭容器中，5 min后反应达到平衡状态，则0～5 min内的平均反应速率=____    __；K_A、K_B、K_C三者之间的大小关系为______________。

碳、氮、硫是中学化学重要的非金属元素，在工农业生产中有广泛的应用。
(1）用于发射“天宫一号”的长征二号火箭的燃料是液态偏二甲肼（CH₃）₂N－NH₂，氧化剂是液态四氧化二氮。二者在反应过程中放出大量能量，同时生成无毒、无污染的气体。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，请写出该反应的热化学方程式________________________________________。
（2）298 K时，在2L的密闭容器中，发生可逆反应：
2NO₂(g)N₂O₄(g) ΔH＝－a kJ·mol^－1 (a＞0)
N₂O₄的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，回答下列问题。

①298k时，该反应的平衡常数为________。
②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。下列说法正确的是

a．A、C两点的反应速率：A＞C
b．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
c．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
d．由状态B到状态A，可以用加热的方法
③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO₂）="0.6" mol  n(N₂O₄）=1.2mol，则此时V_（正）      V_（逆）（填“>”、“<”或“=”）。
（3）NH₄HSO₄在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L^－1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1 mol·L^－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。
试分析图中a、b、c、d、e五个点，

①水的电离程度最大的是__________；
②其溶液中c(OH^-)的数值最接近NH₃·H₂O的电离常数K数值的是      ；
③在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是_______。

(14分)Ⅰ．用氮化硅(Si₃N₄)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：
3SiCl₄（g）+2N₂（g）+6H₂（g）Si₃N₄（s）+12HCl（g）  ΔH <0
完成下列填空：
（1）在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2 L，3 min后达到平衡，测得固体的质量增加了2.80 g，则H₂的平均反应速率为________；
（2）上述反应达到平衡后，下列说法正确的是__________。
A．其他条件不变，压强增大，平衡常数K减小
B．其他条件不变，温度升高，平衡常数K减小
C．其他条件不变，增大Si₃N₄物质的量平衡向左移动
D．其他条件不变，增大HCl物质的量平衡向左移动
（3）一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是_____。
A．3v_逆(N₂)= v_正(H₂)                 B．v_正(HCl)=4v_正(SiCl₄)
C．混合气体密度保持不变            D．c(N₂)：c(H₂)：c(HCl)=1：3：6
（4）若平衡时H₂和HCl的物质的量之比为m：n，保持其它条件不变，降低温度后达到新的平衡时，H₂和HCl的物质的量之比___m：n（填“>”、“=”或“<”)。
Ⅱ．铬是人体必需的一种微量元素，但是铬过量摄入对人体造成的危害非常大。目前对含铬废水的处理通常是将毒性较强的六价铬转化为毒性较弱的三价铬。某工业废水中含有一定量的Cr₂O₇^2—和CrO₄^2—，处理方法之一为“还原沉淀法”，该法的工艺流程为：

其中第①步存在平衡：2CrO₄^2—(黄色) + 2H⁺ Cr₂O₇^2—(橙色) + H₂O
（1）若平衡体系的pH=2，则溶液显            色。
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是           。
A．c(Cr₂O₇^2—)= c(CrO₄^2—)      
B．2v(Cr₂O₇^2—) =v(CrO₄^2—)     
C．溶液的颜色不变
（3）第②步中，还原1mol Cr₂O₇^2—，需要_______mol的FeSO₄·7H₂O。

在某一容积为2L的密闭容器内，加入0.8mol的H₂和0.6mol的I₂，在一定的条件下发生如下反应：H₂（g）+ I₂（g） 2HI（g） ΔH＜0。反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为       。
（2）根据图1数据，反应开始至达到平衡时，平均速率v(HI)为     。

（3）反应达到平衡后，第8分钟时：
①若升高温度，化学平衡常数K       (填写增大、减小或不变)，HI浓度的变化正确的是         （用图2中a-c的编号回答）。

②若加入I₂，则H₂浓度的变化正确的是       （用图2中d-f的编号回答）。

汽车尾气中的主要污染物是NO以及燃料不完全燃烧所产生的CO。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO（g）+2CO（g）2CO₂（g）+N₂（g） ΔH =" a" kJ·mol^-1
为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率，t₁℃下，在一定容的密闭容器中，某科研机构用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度如下表（CO₂和N₂的起始浓度均为0）。

时间 （s）	0	1	2	3	4	5
c（NO）/10^-4mol/L	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c（CO）/10^-3mol/L	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

回答下列问题：
（1）在上述条件下该反应能自发进行，则正反应必然是_______反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）前3s内的平均反应速率υ（N₂）=______________，t₁℃时该反应的平衡常数K=____________。
（3）t₁℃时向一恒压容器中冲入1molNO和1molCO，达到平衡时测得NO的物质的量为0.2mol，则此时容器的体积V=" ________" L。
（4）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时改变下列条件，能提高NO转化率的是_____。
A．选用更有效的催化剂                B．升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度               D．缩小容器的体积