高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

(14分）某温度，将2molCO与5molH₂的混合气体充入容积为2L的密闭容器中，在催化剂的作用下发生反应：CO(g）＋2H₂(g）CH₃OH(g）。经过5min后，反应达到平衡，此时转移电子6mol。
（1）该反应的平衡常数为        ，v(CH₃OH）＝      mol·L^－1·min^－1。若保持体积不变，再充入2molCO和1.5molCH₃OH，此时v_正_______v_逆(填“>”、“<”或“=”）。
（2）在其它条件不变的情况下，再增加2molCO与5molH₂，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）下列不能说明该反应已达到平衡状态的是                 。
a．CH₃OH的质量保持不变           b．混合气体的平均相对分子质量不再改变
c．v_逆(CO）=2v_正(H₂）             d．混合气体的密度不再发生改变
（4）在一定压强下，容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H₂，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则p₁________p₂(填“大于”、“小于”或“等于”，下同），△H________0，该反应在（填“高温”或“低温”）下能自发进行。

（5）能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．及时分离除CH₃OH气体           b．适当升高温度
c．增大H₂的浓度                   d．选择高效催化剂

一定条件下合成乙烯：
6H₂（g）＋2CO₂（g）CH₂＝CH₂（g）＋4H₂O（g）        △H₁
已知：2H₂（g）＋O₂（g）＝2 H₂O（g）       △H₂＝－480 kJ•mol^-1
CH₂＝CH₂（g）＋3O₂（g）＝2CO₂（g）＋2 H₂O（g）     △H₃＝－1400 kJ•mol^-1
（1）△H₁＝              。请标出该反应电子转移的方向和数目                     。
（2）温度对CO₂的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图，下列说法正确的是              。

A．生成乙烯的速率：v（M）有可能小于v（N）
B．平衡常数：K_M ＞K_N
C．催化剂会影响CO₂的平衡转化率
（3）若投料比n（H₂）∶n（CO₂）＝3∶1，则图中M点时，乙烯的体积分数为                 （保留两位有效 数字）。
（4）为提高CO₂的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施有                 （任写一条）。
（5）电解法可制取乙烯（下图），电极a接电源的           极，该电极反应式为                    。

氮气化学性质很稳定，可以通过氮的固定将空气中的氮气转化氮的化合物。氮的化合物可用于进一步合成化肥、炸药以及合成树脂等。
（1）写出氮分子的电子式______________。
（2）人工合成氨反应为N₂(g)+3H₂(g）2NH₃(g） △H＝－92.4kJ/mol，在一定条件下的恒容密闭容器中，该反应达到平衡，要提高N₂的转化率，可以采取的措施是________（填序号）。

A．分离出NH3

B．加入催化剂

C．升高温度

D．增加N2的浓度

E．增加H₂的浓度
（3）氨的接触氧化制取硝酸的过程中，900℃时，氨氧化反应阶段可能发生的反应有

编号	热化学方程式	平衡常数
Ⅰ	4NH3(g)+5O2(g）4NO(g)+6H2O (g）     △H1	K1＝1×10^53
Ⅱ	4NH3(g)+3O2(g）2N2(g)+6H2O (g）     △H2	K2＝1×10^65
Ⅲ	2NO(g）N2(g)+O2(g）                       △H3	K3

反应Ⅲ的△H₃＝____________（用△H₁、△H₂表示）；反应Ⅱ的平衡常数的表达式K₂＝__________；
该温度下K₃的计算结果为__________。
（4）催化反硝法可用于治理水中硝酸盐的污染。催化反硝法中，H₂能将NO₃^－还原为N₂。25℃时，反应进行10min，溶液的pH由7变为12。反应的离子方程式为____________________________；其平均反应速率为v(NO₃^－)______________mol/(L•min)。
（5）实验室用下图所示装置制取NH₃。若将收集NH₃的试管改为集气瓶且瓶口向上排空气法收集NH₃，并确保不污染环境，请画出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用试剂（自选）名称。

(14分)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1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）=   。
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)，反应过程中，CH₃OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图2所示。
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）。
③在500℃恒压条件下，请在图2中画出反应体系中n(CH₃OH)随时间t变化的总趋势图。
（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：
CH₃OH(g)+CO(g)HCOOCH₃(g）
科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是       (填“3.5×10⁶Pa”、“4.0×10⁶Pa”或“5.0×10⁶Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是      。

二氧化硫为重要的含硫化合物，是形成酸雨的主要污染物之一。
（1）在实验室中，若用70％的硫酸溶液和亚硫酸钠粉末反应制取二氧化硫，并要求方便控制反应速率，可选用下图所示气体发生装置中的_____(填下列序号字母)。

（2）SO₂经催化氧化可生成SO₃，该反应的热化学方程式为：
2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)  △H="a" kJ·mol^-1
在T₁℃时，将2 mol SO₂、1mol O₂充入容积为2 L的密闭容器A中，充分反应并达到平衡，此过程中放出热量98．3 kJ，测得SO₂的平衡转化率为50％，则a=_____，T₁℃时，上述反应的平衡常数K₁=____L·mol^-1。若将初始温度为T₁℃的2 mol SO₂和1 molO₂充入容积为2 L的绝热密闭容器B中，充分反应，在T₂℃时达到平衡，在此温度时上述反应的平衡常数为K₂。则K₁______ K₂ (填“>”、“<”或“=”)。
（3）某热电厂上空大气中所含二氧化硫严重超标，现对该区域雨水样品进行探究。首先用pH试纸测定雨水样品的pH，操作方法为_________________________________________，测得样品pH约为3；为进一步探究由SO₃所形成酸雨的性质，将一定量的SO₂通入蒸馏水中，配成pH为3的溶液，然后将溶液分为A、B两份，向A中加入适量的NaOH固体，使溶液恰好呈中性(不考虑氧化性物质和其它酸性物质的影响)，则此中性溶液中离子的浓度间存在的关系式为：[Na⁺]=_______；将溶液B久置于空气中，与久置前相比，久置后的溶液B中水的电离程度将___(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（4）工业上常用如下图所示的流程处理工业尾气中的SO₂：

上述流程中有一种物质可以再生循环利用，该物质再生的化学方程式为_______________________。

(17分)硫及其化合物有广泛应用。
（1）硫酸生产过程中涉及以下反应。已知25℃、l0l kPa时：
(i)2SO₂(g)+O₂(g)+2H₂O(l)=2H₂SO₄(l)ΔH=-457kJ/mol
(ii)SO₃(g) +H₂O(l)=H₂SO₄(l)ΔH=-130kJ/mol
则SO₂催化氧化反应中，每生成l mol SO₃(g)的焓变为_____kJ·mol^-1。
（2）对于SO₃催化氧化反应：2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)。
①甲图是SO₂催化氧化反应时SO₂(g)和SO₃(g)的浓度随时间的变化情况。反应从开始到达到平衡时，用O₂表示的平均反应速率为____。

②在一容积可变的密闭容器中充入20mol SO₂(g)和l0 mol O₂(g)，O₂的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图所示。则P₁与P₂的大小关系是P₁____ P₂(填>、=或<)；A、B、C三点的平衡常数大小关系是____(用K_A、K_B、K_C和 >、=、<表示)。
（3）为研究H₂SO₄生产中SO₃催化氧化时温度对SO₂平衡转化率的影响，进行如下试验。取100 L原料气(体积分数为SO₂7％、O₂ 11％、N₂82％)使之发生反应，在10l kPa下达到平衡，得到如下数据：

根据上述数据，575℃达平衡时，SO₃的体积分数为______％(保留一位小数)。
（4）工业生成硫酸过程中，通常用氨水吸收尾气。
①如果相同物质的量的SO₂与NH₃溶于水，发生反应的离子方程式为__________，所得溶液中c(H⁺)-c(OH^-)=___________(填序号)。
A.c(SO₃^2-)-c(H₂SO₃)                  B.c(HSO₃^-)+c(SO₃^2-)-c(NH₄⁺)
C.c(SO₃^2-)+c(NH₃∙H₂O)-c(H₂SO₃)       D.c(HSO₃^-)+2c(SO₃^2-)-c(NH₄⁺)
②工业上用足量氨水吸收硫酸工业废气。吸收SO₂后的碱性溶液还可用于Cl₂的尾气处理，吸收Cl₂后的溶液仍呈强碱性，则吸收Cl₂后的溶液中一定存在的阴离子有OH^-和_____。

甲醇（CH₃OH）是重要的溶剂和替代燃料。
（1）CO和H₂的混合气体俗称合成气，可以在一定条件下制备甲醇。
CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)  ΔH＜0，该反应平衡常数的表达式为       。若压强、投料比x[n(CO)/n(H₂)]对该反应的影响如图所示，则图中曲线所示的压强关系：p₁       p₂（填“=”“>”或“<”）。

（2）NH₄Cl(s) ＝ NH₃(g) + HCl(g)  ΔH =" +163.9" kJ•mol^-1
HCl(g) + CH₃OH(g) → CH₃Cl(g) + H₂O(g)  ΔH =" -31.9" kJ•mol^-1
写出氯化铵和甲醇反应的热化学方程式        ，该反应在一定条件下能自发进行的原因是        。由右图知，HCl和CH₃OH的混合气体通过催化剂时的最佳流速在20 L•min^-1~30 L• min^-1之间。流速过快，会导致氯甲烷产率下降，原因是        。流速过慢，会使副产物二甲醚增多，其反应为2CH₃OH→CH₃OCH₃ + H₂O，生产中常通入适量的水蒸气，该操作对制备CH₃Cl的影响是               。

（3）将有机污水去除氧气后加入到如图所示的微生物电解池内，可以实现污水处理和二氧化碳还原制甲醇。写出电解时阴极的电极反应式       。

氮及其化合物的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题，下面是氮的氧化物的几种不同情况下的转化。
（1）已知：2SO₂(g)+ O₂ (g)2SO₃ (g)   △H ＝-196.6kJ·mol^-1
2NO(g)+ O₂ (g) 2NO₂ (g)   △H ＝-113.0kJ·mol^-1
则SO₂气体与NO₂气体反应生成SO₃气体和NO气体的反应为      （填“放热”或“吸热”）反应。
（2）向绝热恒容密闭容器中通入SO₂和NO₂，一定条件下使反应SO₂(g)＋NO₂(g)SO₃(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。

①反应在c点     （填“达到”或“未到”）平衡状态。
②开始时，在该容器中加入：
I：1molSO₂(g)和1molNO₂(g)；
II：1molSO₃(g)和1mol NO(g)，
则达化学平衡时，该反应的平衡常数I     II(填“>”、“＝”或“<”)。
（3）用氢氧化钠溶液吸收氮的氧化物时发生下列反应：
2NaOH + NO + NO₂ = 2NaNO₂ + H₂O
2NaOH + 2NO₂ = NaNO₂ + NaNO₂ + H₂O
将反应混合液和氢氧化钠溶液分别加到下图所示的电解槽中进行电解，A室产生了N₂。

①电极Ⅰ是     极，B室产生的气体是     。
②A室NO₂^－发生的电极反应是      。
（4）NH₃催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。现有NO、NO₂的混合气6 L，可用同温同压下7 L的NH₃恰好使其完全转化为N₂，则原混合气体中NO和NO₂的物质的量之比为    。

(本题13分)Ⅰ. 在一定温度下，将2molA和2molB两种气体相混合后于容积为2L的某密闭容器中，发生如下反应3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)，2min末反应达到平衡状态，生成了0.8molD，并测得C的浓度为0.4mol/L，请填写下列空白：
（1）x值等于________________。
（2）A的转化率为_________________。
（3）生成D的反应速率为_________________。
（4）如果增大反应体系的压强，则平衡体系中C的质量分数 _________。
（5）如果上述反应在相同条件下从逆反应开始进行，开始加入C和D各mol，要使平衡时各物质的质量分数与原平衡时完全相等，则还应加入________物质_________mol。
Ⅱ.恒温下，将amol N₂与bmol H₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：
N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)
（1）若反应进行到某时刻t时，n_t(N₂)＝13mol，n_t(NH₃)＝6mol，则a=      。
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8 L(标准状况下)，其中NH₃的体积分数为25%。则平衡时NH₃的物质的量为          。
（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比，下同)，n(始)：n(平)＝____________________________。
（4）达到平衡时，N₂和H₂的转化率之比，α(N₂)∶α(H₂)＝________。

碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的处理与利用是世界各国研究的热点问题。请回答：
（1）消除汽车尾气中的NO、CO，有利于减少对环境的污染。已知如下信息：

②在催化剂作用下NO和CO转化为无毒气体，写出反应的热化学方程式___________________。
（2）在催化剂作用下，CO₂和H₂可以制取甲醇，在体积为2L的密闭容器中，充入lmolCO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)    △H<0
测得CO₂（g）和CH₃OH(g)的物质的量随时间变化的曲线如下图所示：

①从反应开始到平衡，H₂O的平均反应速率v(H₂O)=_________________________。此反应的平衡常数为_________________。
②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是_________________(填序号)

A．升高温度	B．将CH3OH(g)及时液化移出
C．选择高效催化剂	D．再充入1 molCO2和4molH2

（3）用间接电化学法除去NO的过程，如图所示：已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间，写出阴极的电极反应式：____________。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：________________。

（4）①工业上可以用NaOH溶液或氨水吸收过量的SO₂，分别生成NaHSO₃、NH₄HSO₃，其水溶液均呈酸性。相同条件下，同浓度的两种酸式盐的水溶液中c(SO₃^2-)较小的是，用文字和化学用语解释原因__________________。
②废气中的SO₂可用NaOH溶液吸收，吸收SO₂后的碱性溶液还可用于C1₂的尾气处理，吸收C1₂后的溶液仍呈强碱性。则吸收C1₂后的溶液中一定存在的阴离子有OH^-_____、_____；还可能存在SO₃^2-，取该溶液于试管中，滴加黄色的溴水，得到无色溶液。此实验不能证明溶液中含有SO₃^2-，理由是：________________(用离子方程式表示)。

(17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：

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______________。
（3）常温下，用氨水吸收CO₂可得到NH₄HCO₃溶液，在NH₄HCO₃溶液中，c(NH₄⁺)___c(HCO₃^-)(填“>”、“<”或“=”)；反应NH₄⁺+HCO₃^-+H₂ONH₃·H₂O+H₂CO₃的平衡常数K=____。(已知常温下NH₃·H₂O的电离平衡常数K_b=2×10^-5mol·L^-1，H₂CO₃的电离平衡常数K₁=4×10^-7mol·L^-1，K₂=4×10^-11mol·L^-1)

某研究小组为探讨反应 A(g）+ 2B(g）2C(g）+ D(s)在催化剂存在的条件下对最适宜反应条件进行了一系列的实验，并根据所得实验数据绘制出下图：图中C％为反应气体混合物中C的体积百分含量（所有实验的反应时间相同）。

（1）该反应的反应热为△H          0（填>、<或=）
（2）点M和点N处平衡常数K的大小是：K_M         K_N（填“>”、“<”或“=”）
（3）工业上进行该反应获得产品C 的适宜条件是：温度为      ℃，选择该温度的理由是                 。压强为       ，选择该压强的理由是                     。
（4）试解释图350℃前C%变化平缓而后急剧增大、500℃以后又缓慢增加的可能原因            。

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）+1/2 O₂（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）试分析高温下不利于反应③自发进行的原因                                  。
（5）探究反应④中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图所示的曲线。试分析实际化工生产中不采用高压的原因                                        。
   
（6）探究反应④中平衡时CO₂的体积分数与反应物中起始n（NO）/n（CO）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，请在图中，画出温度为T₂（T₂＜T₁）时的变化趋势曲线。

合成氨对化学工业和国防工业有重要意义。若向合成塔中按物质的量之比l：4充入N₂、H₂进行氨的合成，图A为T℃时平衡混合物中氨气的体积分数与压强(p)关系图。

（1）图A中压强为10 MPA时，N₂的转化率为                   
（2）已知：在合成氨反应中，升高温度H₂的转化率降低。
①若图B中T=450℃，则温度为500℃时对应的曲线是        (填“A”或“B”)
②该反应达到平衡时某物理量随温度变化如下图所示，纵坐标可以表示的物理量有       

A．H2的逆反应速率

B．N2的质量百分含量

C．NH3的的体积分数

D．混合气体的平均相对分子质量

(8分)698 K时，向某V L的密闭容器中充入2 mol H₂(g)和2 mol I₂(g)，发生反应：H₂(g)＋I₂(g) ＝ 2HI(g)，测得各物质的物质的量浓度与时间变化的关系如图所示。

请回答下列问题：
（1）容器的体积V＝_____L
（2）反应达到最大限度的时间是_    _s，该时间内平均反应速率v(HI)＝     mol·L^－1·s^－1
（3）判断该反应达到平衡的依据是             (填序号)
①(I₂)＝2(HI)
②H₂、I₂、HI的浓度都不变
③容器内气体的压强保持不变   
④容器内气体的密度保持不变