高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

Ⅰ．化学反应总是伴随能量变化，已知下列化学反应的焓变
2HI(g)＝H₂(g)+I₂(g)                      △H₁
SO₂(g)+ I₂(g) + 2H₂O(g)＝H₂SO₄(l)+2HI(g)   △H₂
H₂SO₄(l)＝H₂O(g) + SO₂(g) +1/2O₂(g)       △H₃
2H₂O(g)＝2H₂(g)+ O₂ (g)                  △H₄
（1）△H₄与△H₁、△H₂、△H₃之间的关系是：△H₄=                          。
（2）若反应SO₂(g)+I₂(g)+2H₂O(g)＝H₂SO₄(l)+2HI(g) 在150℃下能自发进行，则△H ____ 0
A．大于      B．小于      C．等于         D．大于或小于都可
Ⅱ．以CO₂为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点，下面为CO₂加氢制取乙醇的反应：
2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(g)  △H＝QkJ/mol (Q＞0)
在密闭容器中，按CO₂与H₂的物质的量之比为1:3进行投料，在5MPa下测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数（y%）如下图所示。完成下列填空：

（1）表示CH₃CH₂OH体积分数曲线的是____（选填序号）
（2）在一定温度下反应达到平衡的标志是_____
A.平衡常数K不再增大
B.CO₂的转化率不再增大
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.反应物不再转化为生成物
（3）其他条件恒定，如果想提高CO₂的反应速率，可以采取的反应条件是_______（选填编号）；达到平衡后，能提高H₂转化率的操作是_______（选填编号）
A．降低温度      B．充入更多的H₂     C．移去乙醇      D．增大容器体积
（4）图中曲线a和c的交点R对应物质的体积分数y_R=_______%

(14分)CO₂和H₂可用于合成甲醇和甲醚。
（1）已知①CH₃OH(l)＋O₂(g) ="=" CO₂(g)＋2H₂O(l)   ΔH＝－725.5 kJ·mol^－1
②H₂(g)＋O₂(g) ="=" H₂O(g)  ΔH ＝－241.8 kJ·mol^－1
③H₂O(g) ="=" H₂O(l)   ΔH ＝－44 kJ·mol^－1
则工业上以CO₂(g)、H₂(g)为原料合成CH₃OH(l)，同时生成H₂O(l)的热化学方程式为_______。
（2）将CO₂转化为甲醚的反应原理为2CO₂(g)＋6H₂(g)CH₃OCH₃(g)＋3H₂O(l)
已知在投料比n(CO₂):n(H₂)=1：3的条件下，不同温度、不同压强时，CO₂的转化率见下表：

①下列关于上述可逆反应的说法正确的是

A．在恒温、恒容的密闭容器中，当反应混合气体的密度保持不变时反应达平衡状态

B．当v正(CO2)=" 3" v逆(H2)，反应达平衡状态

C．当n(CO2):n(H2)=1：3时，反应达平衡状态

D．a > 60%

②上述反应的化学平衡常数的表达式为__________。
③该反应的ΔH       0，原因是                       。
④在压强为P、温度为500K、投料比n(CO₂):n(H₂)=1：3的条件下，反应达平衡状态时H₂的转化率为         ，混合气体中CO₂的体积分数为             。
（3）以甲醇、空气、KOH溶液为原料可设计成燃料电池：放电时，负极的电极反应式为            。

一氧化碳是一种用途广泛的化工基础原料。
（l）在高温下CO可将SO₂还原为单质硫。
已知：①2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)ΔH=-566.0kJ/mol
②S(s)+ O₂(g)=SO₂(g)ΔH=-296.0kJ/mol
请写出CO还原SO₂的热化学方程式______        。
（2）工业土用一氧化碳制取氢气的反应为：CO(g)+H₂O(g)  CO₂(g) +H₂(g)。已知420℃时，该反应的化学平衡常数K=9。如果反应开始时，在2L的密闭容器中充入CO和H₂O的物质的量都是0.60mol，5min末达到平衡，则此时CO的转化率为_________，H₂的平均生成速率为         mol·L^-1min^-1，其他条件不变时，升温至520℃，CO的转化率增大，该反应为___________反应（填“吸热”或“放热”）；
（3）CO与H₂反应还可制备CH₃OH，CH₃OH可作为燃料使用，用CH₃OH和O₂组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图

电池总反应为：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，则c电极是    （填“正极”或“负极”），c电极的反应方程式为      。若用该电池电解精炼铜（杂质含有Ag和Fe），粗铜应该接此电源的___________极（填“c”或“d”），反应过程中析出精铜64g，则上述CH₃OH燃料电池，消耗的O₂在标况下的体积为      L。

随着氮氧化物污染的日趋严重，国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。目前，消除氮氧化物污染有多种方法。
（1）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂ (g)   △H。某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温(T₁℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol·L^－1 时间/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

①T₁℃时，该反应的平衡常数K＝                    （保留两位小数）。
②30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是             。
③若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则该反应的
△H           0（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（2）用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)    △H＝－574 kJ·mol^－1
②CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)   △H＝－1160 kJ·mol^－1
③H₂O(g)＝H₂O(l)   △H＝－44.0 kJ·mol^－1
写出CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O（1）的热化学方程式                。
（3）以NO₂、O₂、熔融NaNO₃组成的燃料电池装置如图所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，有关电极反应可表示为                              。

（4）据报道以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如图所示。

①该工艺中能量转化方式主要有         (写出其中两种形式即可)。
②电解时其中b极上生成乙烯的电极反应式为                    。

目前“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。请回答下列问题：
I．甲烷自热重整是一种先进的制氢方法，其反应方程式为：CH₄(g) + H₂O(g)CO(g) + 3H₂(g)
（1）阅读下图，计算该反应的反应热ΔH = _______________kJ/mol。

II．用CH₄或其他有机物、O₂为原料可设计成燃料电池。
（2）以C_nH_2nO_n、O₂为原料，H₂SO₄溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为______________。
（3）以CH₄、O₂为原料，100 mL 0.15 mol/L NaOH溶液为电解质设计成燃料电池，若放电时参与反应的氧气体积为448 mL（标准状况），产生的气体全部被溶液吸收，则所得溶液中溶质的成分及物质的量之比为____________________，各离子浓度由大到小的顺序为________________________________________。
III．利用I₂O₅消除CO污染的反应为：5CO(g) + I₂O₅(s)5CO₂(g) + I₂(s)，不同温度下，向装有足量I₂O₅固体的2L恒容密闭容器中通入4 mol CO，测得CO₂的体积分数随时间t变化曲线如图。请回答：

（4）T₂时，0 ~ 0.5 min内的反应速率v(CO) = ____________________。
（5）T₁时化学平衡常数K = _________________________。
（6）下列说法不正确的是____________________（填字母序号）。

A．容器内气体密度不变，表明反应达到平衡状态

B．两种温度下，c点时体系中混合气体的压强相等

C．d点时，增大体系压强，CO的转化率不变

D．b点和d点时化学平衡常数的大小关系：Kb < Kd

IV．（7）电解CO制备CH₄和W，工作原理如图所示，其原理用电解总离子方程式解释是_____________。

氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。
（1）下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。

反应	大气固氮 N2(g)+O2(g)2NO(g)	工业固氮 N2(g)+3H2 (g)2NH3(g)
温度/℃	27	2000	25	400	450
K	3.84×10^-31	0.1	5×10^8	0.507	0.152

①分析数据可知：大气固氮反应属于__________（填“吸热”或“放热”）反应。
②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因__________。
③从平衡视角考虑，工业固氮应该选择常温条件，但实际工业生产却选择500℃左右的高温，解释其原因_______________________。
（2）工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N₂的平衡转化率在不同压强（р₁、р₂）下随温度变化的曲线，下图所示的图示中，正确的是________（填“A”或“B”）；比较р₁、р₂的大小关系_________。

（3）20世纪末，科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现高温常压下的电化学合成氨，提高了反应物的转化率，其实验简图如C所示，阴极的电极反应式是                   。

（4）近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路，反应原理为：2N₂(g)+6H₂O(1)4NH₃(g)+3O₂(g)，则其反应热ΔH＝___________________。
（已知：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H＝－92.4kJ·mol^－1
2H₂(g) +O₂(g)2H₂O(l)   △H＝－571.6kJ·mol^－1 ）

光气(COCl₂)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl₂在活性炭催化下合成。
（1）COCl₂的分解反应为COCl₂(g)Cl₂(g)+CO(g)ΔH="+108" kJ·mol^-1。反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第10 min到14 min的COCl₂浓度变化曲线未示出):

①计算反应在第8 min时的平衡常数K=          ;
②比较第2 min反应温度T（2）与第8 min反应温度T（8）的高低:T（2）        T（8）(填“<”、“>”或“=”);
③若12 min时反应于温度T（8）下重新达到平衡,则此时c(COCl₂)=          mol·L^-1;
④比较产物CO在2 min～3 min、5 min～6 min和12 min～13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小          ;
⑤比较反应物COCl₂在5 min～6 min和15 min～16 min时平均反应速率的大小:v(5～6)      v(15～16)(填“<”、“>”或“=”),原因是                        。
（2）常温下，如果取0.1mol·L^-1HA溶液与0.1mol·L^-1NaOH溶液等体积混合(混合后溶液体积的变化忽略不计)，测得混合液的pH=8。
①混合液中由水电离出的OH^-浓度与0.1mol·L^-1NaOH溶液中由水电离出的OH^-浓度之比为      ；
②已知NH₄A溶液为中性，又知将HA溶液加到Na₂CO₃溶液中有气体放出，试推断 (NH₄)₂CO₃溶液的pH   7(填“<”、“>”或“=”)；相同温度下，等物质的量浓度的下列四种盐溶液按pH由大到小的排列顺序为(填序号)                 。
a、NH₄HCO₃        b、NH₄A         c、(NH₄)₂CO₃        d、NH₄Cl

雾霾由多种污染物形成，其中包含颗粒物（包括PM2.5在内）、氮氧化物（NO_x）、CO、SO₂等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。
（1）已知：2SO₂(g）+O₂(g）2SO₃(g）     ΔH=－196.6 kJ·mol^－1
2NO(g）+O₂(g）2NO₂(g）    ΔH=－113.0 kJ·mol^－1
则反应NO₂(g）+SO₂(g）SO₃(g）+NO(g）    ΔH=_________kJ·mol^－1。
一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1︰2置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的有_______________。
a．体系密度保持不变            
b．混合气体颜色保持不变
c．SO₂和NO的体积比保持不变  
d．每消耗1 mol SO₃的同时生成1 mol NO₂
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1︰5，则平衡常数K＝_______。
（2）CO、CO₂都可用于合成甲醇。
①CO用于合成甲醇反应方程式为：CO(g）+2H₂(g）CH₃OH(g）
CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是_________________________________________。

②CO₂用于合成甲醇反应方程式为：CO₂(g）+3H₂(g）CH₃OH(g）+H₂O(g）
下图是科学家现正研发的，以实现上述反应在常温常压下进行的装置。写出甲槽的电极反应____________。

（3）下图是一种用NH₃脱除烟气中NO的原理。

①该脱硝原理中，NO最终转化为H₂O和_________（填化学式）。
②当消耗2 mol NH₃和0.5 molO₂时，除去的NO在标准状况下的体积为__________L。
（4）NO直接催化分解（生成N₂和O₂）也是一种脱硝途径。在不同条件下，NO的分解产物不同。在高压下，NO在40℃下分解生成两种化合物，体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图所示，写出NO分解的化学方程式_______________________________。

PM_2．5污染跟工业燃煤密切相关，燃煤还同时排放大量的SO₂和NO_X。
（1）在一定条件下，SO₂气体可被氧气氧化，每生成8 g SO₃气体，放出9．83 kJ的热量，写出该反应的热化学方程式                。若起始时向密闭容器内充入0．4molSO₂和0．2mol O₂，达平衡后放出的热量为Q，则Q       39．32kJ（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）一定条件下，在恒容密闭的容器中，当上述反应达到平衡时，下列说法正确的是__________（填序号）
a．2v_逆（SO₂）=v_正（O₂）              
b．ΔH保持不变
c．混合气体密度保持不变              
d．混合气体的平均相对分子质量保持不变
（3）500℃时，在催化剂存在条件下，分别将2 mol SO₂和1 mol O₂置于恒压容器I和恒容容器II中（两容器起始容积相同，），充分反应均达到平衡后,两容器中SO₂的转化率关系是I_________II（填“>”、“<”或“=”）。若测得容器II中的压强减小了30%，则该容器中SO₃体积分数为         （结果保留3位有效数字）。
（4）将生成的SO₃溶于水，再向溶液中通入NH₃得到1L cmol/L（NH₄）₂SO₄溶液的PH=5，计算该（NH₄）₂SO₄溶液的水解平衡常数K_h=              。
（5）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作原电池，其装置见下图。该电池中Na⁺向  _____电极移动（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），在电池使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应为                  。

（1）已知： ①CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）  △H_l= －91kJ·mol^－l
②2CH₃OH（g） CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）         △H₂= －24 kJ·mol^－1
③CO（g） +H₂O（g）  CO₂（g）+H₂（g）       △H₃= －41 kJ·mol^－l
且三个反应的平衡常数依次为K₁、K₂、K₃
则反应 3CO（g） +3H₂（g）CH₃OCH₃（g） +CO₂（g）    △H=       
化学平衡常数K=               （用含K₁、K₂、K₃的代数式表示）。
（2）写出反应②2CH₃OH（g）  CH₃OCH₃（g）＋H₂O（g）平衡常数的表达式Kc=       
若在某温度下的平衡常数Kc = 400。此温度下，在密闭容器中加入CH₃OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c /mol·L^-1	0.44	0.60	0.60

此时，v （正） _____ v （逆） （填“＞”、“＜”或“＝”）。

（10 分）T℃时，将3mol气体A和1mol气体B通入体积为2L的密闭容器内，发生反应：3A（g）+B（g）xC（g） ,2min后反应达到平衡状态（温度不变），剩余0.8molB。并测得Ｃ的浓度为0.4 mol / L．请回答下列问题：
（1）从开始反应至平衡状态，生成C的平均反应速率为         ，A的转化率为               。
（2）x＝          。
（3）判断该反应达到平衡状态的依据是              （填字母）。
a.压强不随时间改变
b.气体的密度不随时间改变
c.c（A）不随时间改变
d.混合气体的平均分子质量不随时间改变
（4）T ℃时，向2L密闭容器中再充入4molC，反应xC（g）3A（g）+B（g）达到平衡时，化学平衡常数K=                     。

“C1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质（如CO、CO₂、CH₄、CH₃OH、
HCOOH等）为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。
（1）一定温度下，在两个容积均为2 L的密闭容器中，分别发生反应：
CO₂（g） + 3H₂（g）CH₃OH（g） + H₂O（g）  △H =﹣49.0 kJ/mol。相关数据如下：

容器	甲	乙
反应物投入量	1 mol CO2（g）和3 mol H2（g）	1 mol CH3OH（g）和1 mol H2O（g）
平衡时c（CH3OH）	c1	c2
平衡时能量变化	放出29.4 kJ	吸收a kJ

请回答：①a =                          。
②若甲中反应10 s时达到平衡，则用CO₂来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是            。
（2）甲烷的一个重要用途是制取H₂，其原理为：CO₂（g）+CH₄（g）2CO（g）+2H₂（g）在密闭容器中通入等物质的量浓度的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示，则压强P₁    P₂，（填“大于”或“小于”）；压强为P₂时，在y点：v（正）     v（逆）（填“大于”、“小于”或“等于”）。

（3）一定条件下，治理汽车尾气的反应是2NO（g）+2CO（g）2CO₂（g）+N₂（g） △H<0。在恒温恒容的密闭容器中通入n（NO）:n（CO）=2:1的混合气体，发生上述反应。下列图像正确且能说明反应在进行到t₁时刻一定达到平衡状态的是     （选填字母）。

（4）甲酸（HCOOH）是一种弱酸，现用0.1 mol·L^-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol·L^-1的盐酸和甲酸溶液，滴定曲线如下：滴定开始前，三种溶液中由水电离出的c（H⁺）最大的是    ；V₁和V₂的关系V₁   V₂（填 “>”、“=”或“<”）；M点对应的溶液中，各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是      。

元素单质及其化合物有广泛用途，请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列问题：

（1）按原子序数递增的顺序（稀有气体除外），以下说法正确的是          。
a．原子半径和离子半径均减小
b．金属性减弱，非金属性增强
c．氧化物对应的水化物碱性减弱，酸性增强
d．单质的熔点降低
（2）氧化性最弱的简单阳离子的结构示意图是                   。
（3）晶体硅（熔点1410 ℃）是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：

在上述由SiCl₄制纯硅的反应中，测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式                                                     。
（4）Na₂S溶液长期放置有硫析出，原因为                            （用离子方程式表示）。
（5）已知：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)  平衡常数为K₁
2NO(g)＋O₂(g)2NO₂(g)   平衡常数为K₂
则反应NO₂(g)＋SO₂(g)SO₃(g)＋NO(g)的平衡常数为K₃＝           （用K₁、K₂来表达）
一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，下列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．SO₂和NO的体积比保持不变   
d．每消耗1 mol SO₃的同时生成1 mol NO₂
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1∶6，则平衡常数K＝           。
（6）KClO₃可用于实验室制O₂，若不加催化剂，400 ℃时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式                    。

Ⅰ．甲醇燃料电池被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。
（1）101 kPa时，1 mol CH₃OH液体完全燃烧生成CO₂和液态水时放出热量726.51 kJ，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为                                   。
（2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应原理是：
①CH₃OH(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+3H₂(g)    △H₁="+49.0" kJ·mol^-1
②CH₃OH(g)+O₂(g)= CO₂(g)+2H₂(g)   △H₂=    
已知H₂(g)+O₂(g)===H₂O(g) △H = —241.8kJ·mol^-1，则反应②的△H₂=        。
（3）工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，现在实验室模拟该反应并进行分析。下图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①该反应的焓变ΔH______0(填“＞”、“＜”或“＝”)。
②T₁和T₂温度下的平衡常数大小关系是K₁_______K₂(填“＞”、“＜”或“＝”)。
Ⅱ．元素铬及其化合物工业用途广泛。但含+6价铬的污水会损坏环境。电镀厂产生的镀铜废水中含有一定量的Cr₂O₇^2-，处理该废水常用还原沉淀法。

（1）下列溶液中可代替上述流程中Na₂S₂O₃溶液的是      （填选项序号）

A．FeSO4溶液

B．浓H2SO4

C．酸性KMnO4

D．Na2SO3溶液

（2）上述流程中，每消耗1mol Na₂S₂O₃，转移0.8mol电子。则加入Na₂S₂O₃溶液时发生反应的离子方程式为：                                 。
（3）Cr(OH)₃的化学性质与AlOH)₃相似，在述流程中加入NaOH溶液时，需控制溶液的pH不能过高，用离子方程式表示其原因：                   。

（1）铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl₃可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
①写出FeCl₃溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：              。
②若将（1）中的反应设计成原电池，写出电极反应式。
正极反应                    ；负极反应___________________________。
（2）二甲醚（CH₃OCH₃）是一种重要的清洁燃料，可以通过CH₃OH分子间脱水制得：
2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)   ΔH＝－23.5 J·mol^－1。
在T₁℃，恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度随时间变化如图所示。

①该条件下反应平衡常数表达式K＝_____。在T₁℃时，反应的平衡常数为________；
②相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为c(CH₃OH)＝0.4 mol·L^－1，c(H₂O)＝0.6 mol·L^－1、c(CH₃OCH₃)＝1.2 mol·L^－1，此时正、逆反应速率的大小：v(正)    v(逆)(填“>”、“<”或“＝”)。