高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响实验题

为证明化学反应有一定的限度，进行如下探究活动：
I．取5mL 0.1mol/L的KI溶液，滴加5—6滴FeCl₃稀溶液；  
Ⅱ．继续加入2mL CCl₄，盖好玻璃塞，振荡静置。
Ⅲ．取少量分液后得到的上层清液，滴加KSCN溶液。
Ⅳ．移取25.00mLFeCl₃稀溶液至锥形瓶中，加入KSCN溶液用作指示剂，再用c mol/LKI标准溶液滴定，达到滴定终点。重复滴定三次，平均耗用c mol/LKI标准溶液VmL。
（1）探究活动I中发生反应的离子方程式为                              。
请将探究活动Ⅱ中“振荡静置”后得到下层液体的操作补充完整：将分液漏斗放在铁架台上，静置。
                                                                           。
（2）探究活动Ⅲ的意图是通过生成红色的溶液（假设溶质全部为Fe(SCN)₃），验证有Fe³⁺残留，从而证明化学反应有一定的限度，但在实验中却未见溶液呈红色。对此同学们提出了下列两种猜想：
猜想一：Fe³⁺全部转化为Fe²⁺     猜想二：生成的Fe(SCN)₃浓度极小，其颜色肉眼无法观察。
为了验证猜想，查阅资料获得下列信息：
信息一：乙醚微溶于水，密度为0.71g/mL，Fe(SCN)₃在乙醚中的溶解度比在水中大；
信息二：Fe³⁺可与[Fe(CN)₆]^4—反应生成暗蓝色沉淀，用K₄[Fe(CN)₆](亚铁氰化钾)溶液检验Fe³⁺的灵敏度比用KSCN溶液更高。
结合新信息，现设计以下实验方案验证猜想：
①请完成下表

实验操作	现象和结论
步骤一：	若产生暗蓝色沉淀，则                  。
步骤二：	若乙醚层呈红色，则          。

 
②写出实验操作“步骤一”中的反应离子方程式：                        。
（3）根据探究活动Ⅳ，FeCl₃稀溶液物质的量浓度为        mol/L。

“酒是陈的香”，就是因为酒在储存过程中生成了有香味乙酸乙酯，在实验室我们也可以用下图所示的装置制取乙酸乙酯。回答下列问题：

(1)写出制取乙酸乙酯的化学反应方程式                   。
(2)饱和碳酸钠溶液的主要作用是中①            ②              ;③            
(3)装置中通蒸气的导管要插在饱和碳酸钠溶液的液面上，不能插入溶液， 
目的是防止 　   　。
(4)若要把制得的乙酸乙酯分离出来，应采用的实验操作是　　      。
(5)生成乙酸乙酯的反应是可逆反应，反应物不能完全变成生成物，反应一段时间后，就达到了该反应的限度，也即达到化学平衡状态。下列描述能说明乙醇与乙酸的酯化反应未达到化学平衡状态的有(填序号)　　　　　　　　。
①单位时间里，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol水
②单位时间里，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol乙酸
③单位时间里，消耗1mol乙醇，同时消耗1mol乙酸
④正反应的速率与逆反应的速率相等
⑤混合物中各物质的浓度不再变化

氯化铜是一种广泛用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品。某研究小组用粗铜（含杂质Fe）按下述流程制备氯化铜晶体（CuCl₂·2H₂O）。

（1）实验室采用如下图所示的装置，可将粗铜与Cl₂反应转化为固体1（部分仪器和夹持装置已略去）。

① 仪器A的名称是　　　　　。
② 装置B中发生反应的离子方程式是　　　　　。
③ 有同学认为应在浓硫酸洗气瓶前增加吸收HCl的装置，你认为是否必要（填“是”或“否”）　　　　　。
④装置Ⅳ中盛装的试剂是         ，其作用是                   。
（2）在CuCl₂溶液转化为CuCl₂·2H₂O的操作过程中，发现溶液颜色由蓝色变为黄绿色。小组同学欲探究其原因。
已知：在氯化铜溶液中有如下转化关系：
Cu(H₂O)₄²⁺(aq) +4Cl^－(aq)CuCl₄^2－(aq) +4H₂O(l)
蓝色　　　　　　　　　　　黄色
①上述反应的化学平衡常数表达式是K=　　　　　。
若增大氯离子浓度，K值（填“增大”、“减小”或“不变”）　　　　　。
②现欲使溶液由黄色变成黄绿色或蓝色，请写出两种可采用的方法
a.                            b.                         。

(10分)已知可逆反应CO + H₂O(g)CO₂ + H₂，达到平衡时，
（1）830K时，若起始时：c (CO) =" 2" mol/L，c (H₂O) =" 3" mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的平衡转化率为              ；K值为              。
（2）830K，若只将起始时c (H₂O)改为6 mol/L，则水蒸气的平衡转化率为           。
（3）若830K时，起始浓度c (CO) =" a" mol/L，c (H₂O) =" b" mol/L，H₂的平衡浓度c (H₂) =" c" mol/L，
①a、b、c之间的关系式是               ②当a = b时，a =            c。

恒温恒压下，向某可变容积的密闭容器中充入3 L A和2 L B，发生如下反应：3A(g)＋2B(g) xC(g)＋yD(g)，达到平衡时C的体积分数为m%，若维持温度、压强不变，将0.6 L A、0.4 L B、4 L C、0.8 L D作为起始物质充入密闭容器内，达到平衡时C的体积分数仍为m%，则x＝________，y＝________.

（每空2分，共14分）在锌与盐酸反应的实验中，某同学得到的结果如下表所示：

	锌的质量/g	锌的形状	温度/℃	完全溶于水的时间/s
A	2	薄片	5	400
B	2	薄片	15	200
C	2	薄片	25	100
D	2	薄片	35	t1
E	2	颗粒	15	t2
F	2	粉末	15	t3
G	2	薄片（含少量杂质Cu）	35	t4

（1）t₁＝     s，在答题卷的方框内画一幅以时间对温度的曲线图（纵轴表示时间，横轴表示温度）。
（2）利用所画的曲线图，关于温度影响反应速率的结论是    。
（3）t₁    （填“＞”或“＜”）t₄，原因是    。t₂    t₃（填“＞”或“＜”），原因是    。

(12分) 在实验室,可以用如图所示的装置制取乙酸乙酯。回答下列问题：

（1）右侧试管中的盛放的是                ，导气管的下端不能插入液面以下，其目的是              。
（2）写出实验室制取乙酸乙酯的化学反应方程式                        ，该反应的类型是          。
（3）该反应是典型的可逆反应，若不把生成的乙酸乙酯及时蒸馏出来，反应一段时间后，就会达到化学平衡状态。下列能说明该反应已达到化学平衡状态的有(填序号)　　　　　　　　。
①单位时间里，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol水；
②单位时间里，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol乙酸；
③单位时间里，消耗1mol乙醇，同时消耗1mol乙酸；
④正反应的速率与逆反应的速率相等；
⑤混合物中各物质的浓度不再变化。

I.(4分)某温度下的溶液中，c(H^＋)=10^x mol/L,c(OH^－)=10^y mol/L。x与y的关系如图所示：

（1）该温度下,中性溶液的pH=       。
（2）该温度下0.01 mol/L NaOH溶液的pH=       。
II. (6分)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH₂COONH₄(s)2NH₃(g)＋CO₂(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

温度(℃)	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡总压强(kPa)	5.7	8.3	12.0	17.1	24.0
平衡气体总浓度 (×10^－^3mol/L)	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是         （填字母）。
A．2v(NH₃)=v(CO₂)                                 B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变        D．密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据，计算25.0℃时的分解平衡常数为                        。
（2）已知：NH₂COONH₄＋2H₂ONH₄HCO₃＋NH₃·H₂O。该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c(NH₂COO^－)随时间变化趋势如图所示。

③计算25℃时，0～6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率为                。
④根据图中信息，如何说明水解反应的平均速率随温度升高而增大：              
                                                                          。

在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应:2SO₂(g)+ O₂ (g)  2SO₃(g) △H< 0。查阅资料知SO₃熔点16.83℃，沸点44.8℃。
（1）600℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO₂，O₂，SO₃物质的量变化如图。

①该反应的化学平衡常数表达式 K=   
②该反应能自发进行的原因是   。
③据图判断，该反应处于平衡状态的时间是   。
④据图判断，反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是   （用文字表达）。
（2）某化学研究学习小组用下图的装置组装设计了一个实验，以测定SO₂转化为SO₃的转化率，仪器的连接顺序是a→h→i→b→c→f→g→d→e。

①为提高SO₂的转化率，实验时Ⅰ处滴入浓硫酸与Ⅱ处加热催化剂的先后顺序是   。
②在Ⅰ处用大火加热烧瓶时SO₂的转化率会   。（填“填大”“不变”或“减小”）
③用n mol Na₂SO₃粉末与足量浓硫酸进行此实验，当反应结束时，继续通入O₂一段时间后，称得Ⅲ处增重 m g，则本实验中SO₂的转化率为   。

某研究性学习小组为证明2Fe³⁺ + 2I^-  2Fe²⁺ + I₂为可逆反应（即反应存在一定的限度），设计如下几种方案。已知FeF₆^3-是一种无色的稳定的络离子。
按要求回答下列问题。
方案甲：
取5mL 0.1mol/L KI溶液，滴加2ml 0.1mol/L 的FeCl₃溶液，再继续加入2mL CCl₄，充分振荡。静置、分层，再取上层清液，滴加KSCN溶液。
（1）甲方案中能证明该反应为可逆反应的现象是                            。
（2）有同学认为该方案设计不够严密，即使该反应为不可逆反应也可能出现上述现象，其原因是                                。
方案乙：
取5mL 0.1mol/L KI溶液，滴加2ml 0.1mol/L 的FeCl₃溶液，溶液呈棕黄色，再往溶液中滴加NH₄F溶液，若看到                   现象，即可证明该反应为可逆反应，请解释产生该现象的原因                                       。
方案丙：
设计如图原电池装置，接通灵敏电流计，指针向右偏转（注：灵敏电流计指针总是偏向电源正极），随着时间进行电流计读数逐渐变小，最后读数变为零。
当指针读数变零后，在乙烧杯中加入1mol/L FeCl₂溶液，若观察到灵敏电流计的指针向     方向偏转（填“左”、“右”或“不移动”），即可判断该反应为可逆反应，此时甲中石墨电极上的电极反应式为                           。

某化学反应2A(g)B(g)＋D(g)在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为0，反应物A的浓度（mol·L^-1）随反应时间（min）的变化情况如下表：

根据上述数据，完成下列填空：
（1）在实验1，反应在10至20分钟时间内平均速率为     mol/(L·min)。
（2）在实验2，A的初始浓度C₂＝     mol/L。
（3）设实验3的反应速率为V₃，实验1的反应速率为V₁，则V₃    V₁（填＞、＝、＜)且C₃    1.0mol/L（填＞、＝、＜)
（4）比较实验4和实验1，可推测该反应是       反应（选填吸热、放热）。

（1）某化学课外研究小组，设计实验探究KI溶液和FeCl₃溶液反应存在一定的限度。已知该反应为：2Fe³⁺ + 2I^- ＝ 2Fe²⁺ + I₂。请完成相关的实验步骤和现象。
可选试剂：①0. 1mol·L^－1KI溶液；②0. 1mol·L^－1 FeCl₃溶液；③FeCl₂溶液；④盐酸；⑤KSCN溶液；⑥CCl₄。
实验步骤：
①取5mL 0. 1mol·L^－1 KI溶液,再滴加5~6滴（约0.2ml）0. 1mol·L^－1FeCl₃溶液
②充分反应后，将溶液分成三份
③取其中一份，滴加试剂CCl₄，用力振荡一段时间，CCl₄层出现紫红色，说明反应生成碘。
④另取一份，滴加试剂        （填试剂序号），若现象为                      ，则说明该反应有一定的限度。
（2）为比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：
 
①定性分析：如图甲可通过观察            （填现象），定性比较得出结论。有同学提出将FeCl₃溶液改为Fe³⁺浓度相同的Fe₂(SO₄)₃溶液更为合理，其理由是                       。
②定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40mL气体为准，其它可能影响实验的因素均已忽略。实验中一定需要测量的数据是         （填序号）。
①收集40ml气体所需要的时间②CuSO₄溶液和FeCl₃溶液的浓度③过氧化氢溶液的浓度

（共12分）在容积固定为2L的密闭容器中，充入0.180 molHI，480℃时反应：
2HI（g）H₂（g）+I₂（g），体系中n（HI）随时间变化情况如下表：

t/min	0	2	4	6	8	10
n（HI）/mol	0.180	0.164	0.152	0.144	0.140	0.140

反应进行至10min后将反应混合物的温度降低，发现气体的颜色变浅。
（1）0~2min内H₂的平均反应速度为           。达平衡时，HI的转化率是_________。（2）上述正向反应是：               反应（选填：放热、吸热）。
（3）某温度下上述反应平衡时，恒容、升高温度，原化学平衡向               反应方向移动（填“正”或“逆”），正反应速率               （填“增大”、“减小”或“不变”），容器内混合气体的压强               （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）480℃时，反应H₂（g）+I₂（g）2HI（g）的平衡常数K的值为         。
（5）要增大反应2HI（g）H₂（g）+I₂（g）的平衡常数，可采取的措施是     （选填字母）。
A．增大HI起始浓度
B．向混合气体中通入I₂
C．使用高效催化剂 
D．升高温度

二氧化硫和氮的氧化物是重要的化工原料，同时也是造成大气污染的主要物质。对其性质的研究是化学的重要任务。
（1）硫酸生产中，SO₂催化氧化生成SO₃：
2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)
某温度下，SO₂的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如右图所示。根据图示回答下列问题：

①将2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。该反应的平衡常数等于_____。
②平衡状态由A变到B时．平衡常数K(A)_______K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）N₂O₅在四氯化碳溶液中的分解反应为：2N₂O₅＝4NO₂＋O₂。实验测得在67℃时反应体系中N₂O₅的物质的量浓度随时间的变化如下表所示。

t/min	0	1	2	3	4	5
c(N2O5)/mol·L^—1	1.00	0.71	0.50	0.35	0.25	0.17

①实验进行的前1分钟和最后1分钟，用N₂O₅的物质的量浓度变化表示的平均反应速率分别是   、   。
②实验进行的最后1分钟，用NO₂的物质的量浓度变化表示的平均反应速率是   ；5分钟时NO₂的物质的量浓度是       。
（3）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)   △H＝－574 kJ·mol^－1
CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)    △H＝－1160 kJ·mol^－1
若用标准状况下4.48L CH₄还原NO₂至N₂，整个过程中放出的热量为____kJ。

某经济开发区将钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成了一个产业链（如图所示），大大地提高了资源利用率，减少了环境污染。

请填写下列空白：
（1）写出钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式：            ▲          。
（2）由CO和H₂合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)。
①已知该反应在300℃时的化学平衡常数为0.27，该温度下将2 mol CO、3 mol H₂和2 mol CH₃OH充入容积为2 L的密闭容器中，此时反应将  ▲  （填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”）。
②若不考虑生产过程中物质的任何损失，该产业链中每合成19.2 t甲醇，至少需额外补充H₂       ▲       t。
（3）用甲醇—空气碱性（KOH）燃料电池作电源电解精炼粗铜（右图），

在接通电路一段时间后纯Cu质量增加3.2 g。
①请写出燃料电池中的负极反应式：        ▲       。
②燃料电池正极消耗空气的体积是     ▲   （标准状况，
空气中O₂体积分数以20%计算）。