高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响实验题

（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

某同学以反应2Fe^3＋+2I^－2Fe^2＋+I₂为原理，研究浓度对氧化还原性和平衡移动的影响。实验如下图：

（1）待实验I溶液颜色不再改变时，再进行实验II，目的是使实验I的反应达到                   。
（2）iii是ii的对比试验，目的是排除有ii中                      造成的影响。
（3）i和ii的颜色变化表明平衡逆向移动，Fe^2＋向Fe^3＋转化。用化学平衡移动原理解释原因：     。
（4）根据氧化还原反应的规律，该同学推测i中Fe²⁺向Fe³⁺转化的原 因：外加Ag^＋使c（I^-）降低，导致I^－的还原性弱于Fe^2＋，用右图装置（a、b均为石墨电极）进行实验验证。

①K闭合时，指针向右偏转，b作             极。
②当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左管滴加0.01 mol·L^－1 AgNO₃溶液，产生的现象证实了其推测，该现象是                   。
（5）按照（4）的原理，该同学用右图装置进行实验，证实了ii中Fe^2＋向Fe^3＋转化的原因，
①转化原因是                                         。
②该实验与（4）实验对比，不同的操作是                                    。
（6）实验I中，还原性：I^－>Fe^2＋；而实验II中，还原性：Fe^2＋>I^－，将（3）和（4）、（5）作对比，得出的结论是                                                          。

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）。

为验证氧化性Cl₂ > Fe^3＋ > SO₂，某小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器和A中加热装置已略，气密性已检验）。

实验过程：
I． 打开弹簧夹K₁~K₄，通入一段时间N₂，再将T型导管插入B中，继续通入N₂，然后关闭K₁、K₃、K₄。
Ⅱ． 打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热。
Ⅲ． 当B中溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K₂。
Ⅳ． 打开活塞b，使约2mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子。
Ⅴ． 打开弹簧夹K₃、活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K₃。
Ⅵ． 更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子。
（1）过程Ⅰ的目的是                                                      。
（2）棉花中浸润的溶液为                                          。
（3）A中发生反应的化学方程式为                                          。
（4）用70%的硫酸制取SO₂，反应速率比用98%的硫酸快，原因是                 。
（5）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，结论如下表所示。他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl₂ > Fe^3＋ > SO₂的是       （填“甲”“乙”“丙”）。

	过程Ⅳ  B溶液中含有的离子	过程Ⅵ  B溶液中含有的离子
甲	有Fe^3^＋无Fe^2^＋	有SO4^2^－
乙	既有Fe^3^＋又有Fe^2^＋	有SO4^2^－
丙	有Fe^3^＋无Fe^2^＋	有Fe^2^＋

（6）进行实验过程Ⅴ时，B中溶液颜色由黄色逐渐变为红棕色，停止通气，放置一段时间后溶液颜色变为浅绿色。
查阅资料：Fe^2＋(aq)＋ SO₃^2－ (aq) FeSO₃(s)（墨绿色）
提出假设：FeCl₃与 SO₂的反应经历了中间产物FeSO₃，溶液的红棕色是FeSO₃（墨绿色）与FeCl₃（黄色）的混合色。
某同学设计如下实验，证实该假设成立：

①溶液E和F分别为            、           。
②请用化学平衡原理解释步骤3中溶液由红棕色变为浅绿色的原因            。

铵盐在工农业生产中有着重要的用途，请根据要求完成下列各题。
Ⅰ.某化学兴趣小组欲从下列装置中选取必要的装置制取(NH₄)₂SO₄溶液。

（1）仪器连接的顺序（用接口序号字母表示）是：a                
（2）试从电离平衡角度分析该实验装置A中能产生氨气的原因：                         
                                                      。
（3）将装置C中两种液体分离开的操作名称是               。
（4）(NH₄)₂SO₄“低毒，有刺激性，有吸湿性、吸湿后固结成块”。储存应注意                。
Ⅱ.为提高氯化铵的经济价值，我国化学家设计了利用氢氧化镁热分解氯化铵制氨气并得到碱式氯化镁[Mg(OH)Cl]的工艺。某同学根据该原理设计的实验装置如图：
 
请回答下列问题：
（1）装置A中发生反应生成碱式氯化镁的化学方程式为                          。
（2）反应过程中持续通入N₂的作用有两点：一是使反应产生的氨气完全导出并被稀硫酸充分吸收，
二是                                             。
（3）由MgCl₂溶液蒸发得到MgCl₂·6H₂O晶体，蒸发的目的是_________。
a．得到热饱和溶液      b．析出晶体
（4）镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取。
①若要验证所得无水MgCl₂中不含NaCl，最简单的操作方法是：                           
                                            。
②由MgCl₂·6H₂O制备无水MgCl₂的操作在             氛围中进行，若在空气中加热，则会生成Mg(OH)Cl。

以硫铁矿（主要成分为FeS₂）为原料制备氯化铁晶体（FeCl₃·6H₂O）的工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）在一定条件下，SO₂转化为SO₃的反应为2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g) ，该反应的平衡常数表达式为K=         ；过量的SO₂与NaOH溶液反应的化学方程式为                             
（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是      、       。
（3）通氯气氧化后时，发生的主要反应的离子方程式为       ；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为        （写化学式）。

某碳素钢锅炉内水垢的主要成分是碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁、铁锈、二氧化硅等。水垢会形成安全隐患，需及时清洗除去。清洗流程如下：
Ⅰ．加入NaOH和Na₂CO₃混合液，加热，浸泡数小时；
Ⅱ．放出洗涤废液，清水冲洗锅炉，加入稀盐酸和少量NaF溶液，浸泡；
Ⅲ．向洗液中加入Na₂SO₃溶液；
Ⅳ．清洗达标，用NaNO₂溶液钝化锅炉。
（1）用NaOH溶解二氧化硅的化学方程式是         。
（2）已知：
20℃时溶解度/g

CaCO3	CaSO4	Mg（OH)2	MgCO3
1.4×10^-3	2.55×10^-2	9×10^-4	1.1×10^-2

根据数据，结合化学平衡原理解释清洗CaSO₄的过程            。
（3）在步骤Ⅱ中：
① 被除掉的水垢除铁锈外，还有                       。
② 清洗过程中，溶解的铁锈会加速锅炉腐蚀，用离子方程式解释其原因             。
（4）步骤Ⅲ中，加入Na₂SO₃的目的是                    。
（5）步骤Ⅳ中，钝化后的锅炉表面会覆盖一层致密的Fe₂O₃保护膜。
① 完成并配平其反应的离子方程式：

②下面检测钝化效果的方法合理的是       。
a. 在炉面上滴加浓H₂SO₄，观察溶液出现棕黄色的时间
b. 在炉面上滴加酸性CuSO₄溶液，观察蓝色消失的时间
c. 在炉面上滴加酸性K₃[Fe（CN)₆]溶液，观察出现蓝色沉淀的时间
d. 在炉面上滴加浓HNO₃，观察出现红棕色气体的时间

某实验小组欲探究碳与浓硝酸反应的情况。甲同学设计了图1装置，认为若有红棕色气体产生就说明碳与浓硝酸发生了反应。
（1）乙同学认为甲同学的结论是错误的，他的理由是                           (用化学方程式表示)，所以他认为应该检验           (填化学式)的产生来证明碳与浓硝酸反应。为此乙同学查阅相关资料得知“0℃时四氧化二氮为液体”，从而改进了实验装置如图2所示。

（2）为了减少干扰，对于A装置有下面4种操作方案，其中最合理的是（填写数字序号）        。
①将炭与浓硝酸一同放在装置中加热；②先加热浓硝酸，然后将炭投入其中；
③先加热炭，再加入冷浓硝酸；     ④先加热炭，再将炭投入冷浓硝酸。
（3）请用平衡移动原理解释B装置的作用                                     。
（4）C装置中出现的现象是                                                ，经检测C的溶液中还含有少量氮元素，只以NO₃^－形式存在，写出生成该离子的化学方程式                            。

酯是重要的有机合成中间体，请回答下列问题：
（1）实验室制取乙酸乙酯的化学方程式为：_____________________。
（2）欲提高乙酸的转化率，可采取的措施有__________________________________、
_____________________________________________等。
（3）若用下图所示的装置来制取少量的乙酸乙酯，产率往往偏低，其原因可能是：___________、
__________________。

（4）实验时可观察到锥形瓶中有气泡产生，用离子方程式表示产生气泡的原因：                   。
（5）此反应以浓硫酸作为催化剂，可能会造成产生大量酸性废液，催化剂重复使用困难等问题。现代研究表明质子酸离子液体可作此反应的催化剂，实验数据如下表所示（乙酸和乙醇以等物质的量混合）：

同一反应时间	同一反应温度
反应温度/℃	转化率(%)	选择性(%)	反应时间/h	转化率(%)	选择性(%)
40	77.8	100	2	80.2	100
60	92.3	100	3	87.7	100
80	92.6	100	4	92.3	100
120	94.5	98.7	6	93.0	100

（说明：选择性100%表示反应生成的产物是乙酸乙酯和水）
①根据表中数据，下列________(填编号)，为该反应的最佳条件。
A.120℃，4h         B.80℃，2h         C.60℃，4h         D.40℃，3h
②当反应温度达到120℃时，反应选择性降低的原因可能是_________________。

（I）目前，汽车厂商常利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO₂和N₂，化学方程式如下：2NO＋2CO2CO₂＋N₂。为研究如何提高该转化过程反应速率，某课题组进行了以下实验探究。
【资料查阅】①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；
②使用相同的催化剂，当催化剂质量相等时，催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验。
（1）完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

实验编号	实验目的	T/℃	NO初始浓度 mol/L	CO初始浓度 mol/L	同种催化剂的比表面积m^2/g
Ⅰ	为以下实验作参照	280	6.50×10^-3	4.00×10^-3	80
Ⅱ					120
Ⅲ	探究温度对尾气转化速率的影响	360	6.50×10^-3	4.00×10^-3	80

【图像分析与结论】利用气体传感器测定了三组实验中CO浓度随时间变化的曲线图，如下：

（2）计算第Ⅰ组实验中，达平衡时NO的浓度为__________________；
（3）由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，汽车尾气转化速率_____________（填“增大”、“减小”、“无影响”）。
（II）随着世界粮食需求量的增长，农业对化学肥料的需求量越来越大，其中氮肥是需求量最大的一种化肥。而氨的合成为氮肥的生产工业奠定了基础，其原理为：N₂＋3H₂2NH₃
（1）在N₂＋3H₂2NH₃的反应中，一段时间后，NH₃的浓度增加了0.9mol·L^－1。用N₂表示其反应速率为0.15 mol·L^－1·s^－1，则所经过的时间为         ；
A．2 s        B．3 s        C．4 s         D．6 s
（2）下列4个数据是在不同条件下测得的合成氨反应的速率，其中反应最快的是         ；
A．v(H₂）＝0.1 mol·L^－1·min^－1          B．v(N₂）＝0.1 mol·L^－1·min^－1
C．v(NH₃）＝0.15 mol·L^－1·min^－1        D．v(N₂）＝0.002mol·L^－1·s^－1
（3）在一个绝热、容积不变的密闭容器中发生可逆反应：N₂(g）＋3H₂(g）2NH₃(g） △H＜0。下列各项能说明该反应已经达到平衡状态的是            。
A．容器内气体密度保持不变
B．容器内温度不再变化
C．断裂1mol N≡N键的同时，断裂6 mol N—H键
D．反应消耗N₂、H₂与产生NH₃的速率之比1︰3︰2

已知2NO₂(g)N₂O₄（g) ΔH（298K）=-52.7kJ·mol-1，某课外活动小组为了探究温度和压强对化学平衡的影响，做了如下两组实验：
Ⅰ．该小组的同学取了两个烧瓶A和B，分别加入相同浓度的NO₂与N₂O₄的混合气体，中间用夹子夹紧，并将A和B浸入到已盛有水的两个烧杯中（如图所示），然后分别向两个烧杯中加入浓硫酸和NH₄NO₃固体。

请回答：
（1）A中的现象             ，B中的现象                         ；
（2）由此可知，降低温度，该化学平衡向     （填“正”或“逆”）反应方向移动；
（3）该化学反应的浓度平衡常数表达式为           ，升高温度，该反应中NO₂的转化率将        （填“增大”、“减小”或“不变”）。
Ⅱ．在三支容积均为30cm³针筒中分别抽入10cm³NO₂气体，将针筒前端封闭。
（1）将第二支针筒活塞迅速推至5cm³处，此时气体的颜色变深，一段时间后气体颜色又变浅了，但仍比第一支针筒气体的颜色深。
①推进针筒后颜色变深的原因是                         ；
②一段时间后气体颜色又变浅的原因是                          ；
③由此实验得出的结论是                    。
（2）将第三支针筒活塞拉至20cm³处，该同学观察到的现象是                ；在此过程中，该反应的化学平衡常数将         (填“增大”、“减小”或“不变”，下同），NO₂的转化率将    。

根据我国目前汽车业发展速度,预计2020年汽车保有量超过2亿辆,中国已成为全球最大的汽车市场。因此，如何有效处理汽车排放的尾气，是需要进行研究的一项重要课题。目前，汽车厂商常利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO₂和N₂，化学方程式如下：2NO＋2CO2CO₂＋N₂。为研究如何提高该转化过程反应速率，某课题组进行了以下实验探究。
【资料查阅】①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；
②使用相同的催化剂，当催化剂质量相等时，催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验。
（1）完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

实验 编号	实验目的	T/℃	NO初始浓度 mol/L	CO初始浓度 mol/L	同种催化剂 的比表面积m^2/g
Ⅰ	为以下实验作参照	280	6.50×10^-3	4. 00×10^-3	80
Ⅱ	①	②	③	④	120
Ⅲ	探究温度对尾气转化速率的影响	360	⑤	⑥	80

【图像分析与结论】利用气体传感器测定了三组实验中CO浓度随时间变化的曲线图，如下：

（2）计算第Ⅰ组实验中，达平衡时NO的浓度为__________________；
（3）由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，汽车尾气转化速率_____________（填“增大”、“减小”、“无影响”）；

通过煤的气化和液化，使碳及其化合物得以广泛应用。
I．工业上先用煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H₂时，存在以下平衡：
CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g）
（1）向1L恒容密闭容器中充入CO和H₂O（g），800℃时测得部分数据如下表。

t/min	0	1	2	3	4
n（H2O）/mol	0．600	0．520	0．450	0．350	0．350
n（CO）/mol	0．400	0．320	0．250	0．150	0．150

则该温度下反应的平衡常数K=                   。（保留2位有效数字）
（2）相同条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO、1mol H₂O（g）、2molCO₂、2mo1 H₂，此时v （正）_____________ v （逆）（填“>” “="”" 或 “<”）。
II．已知CO（g）、H₂（g）、CH₃OH（l）的燃烧热分别为283 kJ·mol^-1、286 kJ·mol^-1、726 kJ·mol^-1。
（3）利用CO、H₂合成液态甲醇的热化学方程式为                             。
（4）依据化学反应原理，分析增加压强对制备甲醇反应的影响                  。
III．为摆脱对石油的过度依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池，电池工作原理如右图所示：一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2—。

（5）以辛烷（C₈H₁₈）代表汽油，写出该电池工作时的负极反应方程式                           。
（6）已知一个电子的电量是1．602×10^—19C，用该电池电解饱和食盐水，当电路中通过1．929×10⁵C的电量时，生成NaOH              g。
Ⅳ．煤燃烧产生的CO₂是造成温室效应的主要气体之一。
（7）将CO₂转化成有机物可有效地实现碳循环。如：
a．6CO₂+6H₂OC₆H₁₂O₆+6O₂      b．2CO₂ + 6H₂C₂H₅OH +3H₂O
c．CO₂ + CH₄CH₃COOH          d．2CO₂ + 6H₂ CH₂=CH₂ + 4H₂O
以上反应中，最节能的是               ，反应b中理论上原子利用率为                  。

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。