高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响简答题

用氮化硅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)，在温度T₀下的2 L密闭容器中，加入0．30 mol SiC1₄, 0．20 mol N₂． 0．36 mol H₂进行上述反应，2min后达到平衡，测得固体的质量增加了2．80 g
（1） SiCl₄的平均反应速率为＿＿＿
（2）平衡后，若改变温度，混合气体的平均相对分子质量与温度的关系如图所示，下列说法正确的是

A．该反应在任何温度下可自发进行

B．若混合气体的总质量不变，表明上述反应己达到平衡状态

C．其他条件不变，增大Si3N4的物质的量，平衡向左移动

D．按3:2:6的物质的量比增加反应物，SiC14（g）的转化率降低

（3）下表为不同温度下该反应的平衡常数，其他条件相同时，在＿＿＿（填"T₁”、“T₂”．,“T₃”）温度下反应达到平衡所需时间最长：

假设温度为T₁时向该反应容器中同时加入。(SiC1₄) =0．3 mol/L，c(H₂) =0．3 mol/L,，c(N₂) ＝
x mol/L, c (HCl) ＝0．3 mol/L和足量Si₃N₄ (s),若要使平衡建立的过程中HCl浓度减小，x的取值
范围为＿＿＿
（4）该反应的原子利用率为＿＿＿＿
（5）工业上制备SiCl₄的反应过程如下：

写出二氧化硅、焦炭与Cl ₂在高温下反应生成气态SiC1₄和一氧化碳的热化学方程式_____

工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)
（1）判断反应达到平衡状态的依据是（填字母序号）__________

A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等	B．混合气体的密度不变
C．混合气体的相对平均分子质量不变	D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化

（2）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

 
①该反应化学平衡常数表达式K=                          
②由表中数据判断该反应的△H__________0（填“>”、“=”或“<”）；
③某温度下，将2molCO和6mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得C(CO)=0.2mol·L^-1，此时的温度为__________
（3）25℃101KPa下，1g液态甲醇完全燃烧生成CO₂和液态水时放出热量22.68kJ，表示甲醇燃烧热的热化学方程式为                                   
（4）据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，该电池工作时负极电极反应式为                  。若反应时消耗16g甲醇所产生的电能电解足量的CuSO₄溶液，则将产生标准状况下的O₂________升

2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)是生产硫酸的主要反应之一。下表是原料气按
投料，在时，不同温度下SO₂的平衡转化率。

（1）该反应是_         反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）时，将含10 mol SO₂的原料气通入一密闭容器中进行反应平衡时SO₂的物质的量是        mol。
（3）硫酸厂尾气（主要成分为SO₂、O₂和N₂）中低浓度SO₂的吸收有很多方法。
①用氨水吸收上述尾气，若尾气中SO₂与氨水恰好反应得到弱碱性的（NH₄）₂SO₃溶液，则有关该溶液的下列关系正确的是     （填序号）。

②用MnO₂与水的悬浊液吸收上述尾气并生产MnSO₄
i．得到MnSO₄的化学方程式是       
ii．该吸收过程生成MnSO₄时，溶液的pH变化趋势如图甲，SO₂的吸收率与溶液pH的关系如图乙。

图甲中pH变化是因为吸收中有部分SO₂转化为H₂SO₄生成H₂SO₄反应的化学方程式是____；由图乙可知pH的降低       SO₂的吸收（填“有利于”或“不利于”），用化学平衡移动原理解释其原因是              。

(14分)工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸的工艺流程如下图所示：

回答下列问题：
（1）在反应器中发生反应的化学方程式是______________。
（2）在膜反应器中发生反应：2HI(g)H₂(g)十I₂ △H>0。若在一定条件下密闭容器中加入l mol HI(g)，  n(H₂)随时间(t)的变化如图所示：

①该温度下，反应平衡常数K=_______，若升高温度，K值将_______
(填“增大”、“减小”或“不变?’)。
②用化学平衡原理解释使用膜反应器及时分离出H₂的目的是___________________
（3）电渗析装置如下图所示：

①结合电极反应式解释阴极区HI_x转化为HI的原理是______________________________
②该装置中发生的总反应的化学方程式是________________________
（4）上述工艺流程中循环利用的物质是_________。

甲醇燃料分为甲醇汽油和甲醇柴油。工业上合成甲醇的方法很多。
（1）一定条件下发生反应：
①CO₂（g）+3H₂（g）＝CH₃OH（g）+H₂O（g） △H₁    
②2CO（g）+O₂（g） ＝2CO₂（g）              △H₂
③2H₂（g）+O₂（g）＝2H₂O（g）                   △H₃
则CO（g） + 2H₂（g） CH₃OH（g）　△H＝              。
（2）在容积为2L的密闭容器中进行反应： CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g） ，其他条件不变，在300℃和500℃时，物质的量n（CH₃OH）与反应时间t的变化曲线如图所示。该反应的△H       0（填>、<或=）。

（3）若要提高甲醇的产率，可采取的措施有____________（填字母）。

A．缩小容器体积

B．降低温度

C．升高温度

D．使用合适的催化剂

E．将甲醇从混合体系中分离出来
（4）CH₄和H₂O在催化剂表面发生反应CH₄+H₂OCO+3H₂，T℃时，向1 L密闭容器中投入1 mol CH₄和1 mol H₂O（g），5小时后测得反应体系达到平衡状态，此时CH₄的转化率为50% ，计算该温度下的平衡常数       （结果保留小数点后两位数字）。
（5）以甲醇为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：

①B极的电极反应式为                  。
②若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解硫酸铜溶液，当电路中转移1mole^-时，实际上消耗的甲醇的质量比理论上大，可能原因是                  。
（6）25℃时，草酸钙的K_sp=4.0×10^-8,碳酸钙的K_sp=2.5×10^-9。向20ml碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入8.0×10^-4 mol·L^-1的草酸钾溶液20ml，能否产生沉淀            （填“能”或“否”）。

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F火箭的燃料是液态偏二甲肼（CH₃－NH－NH－CH₃），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________ L ·mol^－1。
②下列事实能判断该反应处于平衡状态的是     
a.混合气体的密度保持不变 
b.混合气体的颜色不再变化
c. V_（N₂O_4）正=2V_（NO_2）逆
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__________。

硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。请回答硫酸工业中的如下问题：
（1）若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂，你认为厂址宜选在     郊
区（填标号）；

A．有丰富黄铁矿资源的城市	B．风光秀丽的旅游城市
C．消耗硫酸甚多的工业城市	D．人口稠密的文化、商业中心城市

（2）CuFeS₂ 是黄铁矿的另一成分，煅烧时CuFeS₂转化为CuO、Fe₂O₃和SO₂，
该反应的化学方程式为                。
（3）为提高SO₃吸收率，实际生产中通常用         吸收SO₃。
（4）已知反应2SO₂+O₂SO₃ △H <0，现将0．050mol SO₂和0．030mol O₂
充入容积为1L的密闭容器中，反应在一定条件下达到平衡，测得反应后容器压
强缩小到原来压强的75%，则该条件下SO₂的转化率为________；该条件下的
平衡常数为__________。
（5）由硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe₂O₃、CuO、CuSO₄（由CuO与SO₃在
沸腾炉中化合而成），其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化（见下表）

沸腾炉温度/℃	600	620	640	660
炉渣中CuSO4的质量分数/%	9．3	9．2	9．0	8．4

已知CuSO₄在低于660℃时不会分解，请简要分析上表中CuSO₄的质量分数随
温度升高而降低的原因                          。
（6）在硫酸工业尾气中，SO₂是主要大气污染物，必须进行净化处理，处理方
法可用      （填名称）吸收，然后再用硫酸处理，重新生成SO₂和一种生产
水泥的辅料，写出这两步反应的化学方程式          。

金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。高温下，在密闭容器中用H₂还原WO₃可得到金属钨，其总反应为：
WO₃ (s) + 3H₂ (g)  W (s) + 3H₂O (g)。
请回答下列问题：
（1）上述反应的化学平衡常数表达式为___________________________。
（2） 某温度下反应达平衡时，H₂与水蒸气的体积比为2:3，则H₂的平衡转化率为___________；随温度的升高，H₂与水蒸气的体积比减小，则该反应为         反应（填“吸热”或“放热”）。
（3）用H₂还原WO₂也可得到金属钨。已知：
WO₂ (s) + 2H₂ (g)W (s) + 2H₂O (g)  ΔH =" +66.0" kJ·mol^-1
WO₂ (g) + 2H₂ (g)W (s) + 2H₂O (g)  ΔH =" -137.9" kJ·mol^-1
则WO₂ (s)WO₂ (g) 的ΔH = ______________________。
（4）钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I₂可延长灯管的使用寿命，其工作原理为：W (s) +2I₂ (g)  WI₄ (g)。下列说法正确的有________________（填序号）。
a．灯管内的I₂可循环使用
b．WI₄在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上
c．WI₄在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长   
d．温度升高时，WI₄的分解速率加快，W和I₂的化合速率减慢

碳和碳的化合物广泛的存在于我们的生活中。
（1）根据下列反应的能量变化示意图，2C(s)+O₂(g) =2CO(g) △H=       。


（2）在体积为2L的密闭容器中，充人1 mol CO₂和3mol H₂，一定
条件下发生反应：
CO₂(g)+3H₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g)  △H
测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的物质的量随时间变化的曲线如右图所示:
①从反应开始到平衡，H₂O的平均反应速率v(H₂O)=              。
②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是         （填编号）。
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l mol CO₂和4 mol H₂
（3） CO₂溶于水生成碳酸。已知下列数据：

弱电解质	H2CO3	NH3．H2O
电离平衡常数（ 25℃）	Ka1=" " 4．30 × 10^一7 Ka2=" " 5．61× 10^一11	Kb = 1．77× 10^一5

现有常温下1 mol·L^－1的( NH₄)₂CO₃溶液，已知：NH₄⁺水解的平衡常数Kh=Kw/Kb，
CO₃^2-第一步水解的平衡常数Kh=Kw/Ka₂。
①判断该溶液呈      （填“酸”、“中”、 “碱”）性，写出该溶液中CO₃^2-
发生第一步水解的离子方程式               。
②下列粒子之间的关系式，其中正确的是                              。
A．c(NH₄⁺)＞c(HCO₃^-)＞ c(CO₃^2-)＞(NH₄⁺)
B．c(NH₄⁺)+c(H⁺)= c(HCO₃^-)+c(OH^-)+ c(CO₃^2-)
C. c(CO₃^2-)+ c(HCO₃^-)+c(H₂CO₃)=1mol/L
D. c(NH₄⁺)+ c(NH₃.H₂O)="2" c(CO₃^2-)+ 2c(HCO₃^-) +2c(H₂CO₃)
（4）据报道，科学家在实验室已研制出在燃料电池的反应容器中，利用特
殊电极材料以CO和O₂为原料做成电池。原理如图所示：通入CO的管口是    （填“c”或“d”），写出该电极的电极反应式：          。

在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，已知：在容积可变的密闭容器中，充入1 L含3 mol H₂和1 mol N₂的混合气体，反应达平衡时有a mol NH₃生成，N₂的转化率为b%。
（1）若在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，在体积可变的密闭容器中充入x mol H₂和y mol N₂，反应达平衡时有3a mol NH₃生成，N₂的转化率仍为b%。则x=                                           ;
y=                                            。
（2）在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，设在体积可变的密闭容器中充入x mol H₂、y mol N₂和z mol NH₃，若达平衡时N₂转化率仍为b%，则x、y的关系为               ；z的取值范围为                    。
（3）在恒温［与（1）温度相同］和使用催化剂的条件下，在容积不可变的密闭容器中，充入1 L含3 mol H₂和1 mol N₂的混合气体，反应达平衡时N₂的转化率为c%，则b、c的关系为         （用“<”、“=”或“>”表示），理由是                                                             。

(1)臭氧可用于净化空气、饮用水消毒、处理工业废物和作为漂白剂。
①臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如：
6Ag(s)+O₃(g)===3Ag₂O(s)；△H =" -235.8" kJ/mol;  
己知：2 Ag₂O(s)===4Ag(s)+O₂(g)；△H = +62.2kJ/mol;
则反应 2O₃（g）= 3O₂（g） 的△H =      kJ/mol；
②科学家P．Tatapudi等人首先使用在酸性条件下电解水的方法制得臭氧。臭氧在阳极周围的水中产  
生，阴极附近的氧气则生成过氧化氢，阴极电极反应式为   。
（2）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) 某研究小组向某密闭的真空容器(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭，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：

①在10 min～20 min的时间段内，以CO₂表示的反应速率为     ；
②写出该反应的平衡常数的表达式K=    ；
③下列各项能作为判断该反应达到平衡状态的是   (填序号字母)；

A．容器内压强保持不变	B．2v正(NO)=v逆(N2)
C．容器内CO2的体积分数不变	D．混合气体的密度保持不变

④30 min时改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是 ；
⑤一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率   (填“增大”、“不变”或“减小”)。

研究CO₂与CH₄的反应使之转化为CO和H₂，对减缓燃料危机，减少温室效应具有重要的意义。
（1）已知：①2CO(g)+O₂（g）＝2CO₂(g)　△H＝－566 kJ·mol^-1
               ②2H₂(g)+O₂（g）＝2H₂O(g)　△H＝－484kJ·mol^-1
               ③CH₄(g)+2O₂(g)＝CO₂(g)+2H₂O(g)　△H＝－802kJ·mol^-1
则CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)　△H＝　　kJ·mol^-1
（２）在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·Ｌ^-1的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)，测得CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。

据图可知，P₁、P₂、 P₃、P₄由大到小的顺序　　。
‚在压强为P₄、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡点X，则用CO表示该反应的速率为       。该温度下，反应的平衡常数为       。　
（3）CO和H₂在工业上还可以通过反应C(s)+H₂O(g) CO(g)+H₂ (g)来制取。
①在恒温恒容下，如果从反应物出发建立平衡，可认定平衡已达到的是       

A．体系压强不再变化	B．H2与CO的物质的量之比为1 ：1
C．混合气体的密度保持不变	D．气体平均相对分子质量为15，且保持不变

② 在某密闭容器中同时投入四种物质，2min时达到平衡，测得容器中有1mol H₂O(g)、1mol CO(g)、
2.2molH₂(g)和一定量的C(s)，如果此时对体系加压，平衡向    （填“正”或“逆”）反应方向移动，第5min时达到新的平衡，请在下图中画出2～5min内容器中气体平均相对分子质量的变化曲线。

（本题共12分）
氮化硅（Si₃N₄）是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：

29．配平反应中各物质的化学计量数，并标明电子转移方向和数目。
30．该反应的氧化剂是               ，其还原产物是              。
31．上述反应进程中能量变化示意图如下，试在图像中用虚线表示在反应中使用催化剂后能量的变化情况。
           
32．该反应的平衡常数表达式为K＝              。升高温度，其平衡常数      （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
33．该化学反应速率与反应时间的关系如上图所示，t₂时引起v_正突变、v_逆 渐变的原因是  
                ，t_３引起变化的因素为                         ，t₅时引起v_逆大变化、v_正小变化的原因是                                   。

含碳化合物在国民经济中占有重要地位。含碳化合物的性质、制备等一直是中学化学研究的焦点。
研究情境一：工业上采用乙苯与CO₂脱氢生产重要化工原料苯乙烯    △H＝－166kJ·mol^－1，平衡常数K
其中乙苯在CO₂气氛中的反应可分两步进行。
第一步：      ΔH₁，平衡常数K₁
第二步：H₂(g) +CO₂(g)CO(g) + H₂O(g)   ΔH₂＝－41kJ·mol^－1，平衡常数K₂
（1）上述第一步反应的ΔH₁=____________，K、K₁、K₂之间的关系是________________。
（2）某化学研究性学习小组模拟工业用乙苯与CO₂脱氢生产苯乙烯。在3L固定容积密闭容器内，乙苯与CO₂的反应在I、II、III三种不同的条件下进行实验。乙苯、CO₂的起始浓度分别为1.0mol·L^－1和3.0mol·L^－1，其中实验I在T₁°C，0.3MPa，而实验II、III分别改变了实验其他条件。乙苯的浓度随时间的变化如图所示。

①实验I 苯乙烯在0—50min的平均反应速率是____________。
②实验III改变的条件可能是_______________________________________________。
③对于实验I，下列叙述能说明乙苯与CO₂反应达到平衡的是_______。
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
研究情境二：2013年12月14日21时11分，嫦娥三号探测器在月球表面预选着陆区域成功着陆，标志我国已成为世界上第三个实现地外天体软着陆的国家。
（3）下图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH溶液为电解液。

如果某段时间内氢氧储罐中共收集到67.2L气体（标准状况），则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量是________mol。
（4）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO₂，还要求提供充足的O₂。某种电化学装置可实现如下转化：2CO₂＝2CO + O₂，同时生成的CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应是：
4OH^－－4e^－＝O₂↑+2H₂O，则阴极反应是__________________。

Ⅰ．分类法是化学学习的一种十分有效的方法，它可以使我们从不同角度对同一知识做更加深入的了解，人们根据不同的标准，即使同一物质也可能被划在不同的类别中。现有如下物质①MgCl₂②HCl  ③SO₂ ④ NO₂ ⑤K₂CO₃ ⑥ Cl₂ ⑦CaO ⑧ NaOH
请根据下列标准，对上述物质进行分类：
（1）既含离子键又含共价键的物质是           （填代号，下同）。
（2）只含共价键且为非电解质的是             。
（3）含有共价键的化合物是                   。
Ⅱ．向某恒容的密闭容器中加入A、B、C三种气体，如图所示是一定条件下三种气体的物质的量随时间的变化情况。

（1）写出该密闭容器发生反应的化学方程式为                 。
（2）2分钟后A、B、C各物质的量不再随时间的
变化而变化，其原因是____                 。
（3）下列情况能说明该反应达到化学反应限度的是             。
A．该容器的压强不再发生变化；
B．单位时间内生成A的物质的量与生成C的物质的量相同；
C．该容器中气体的密度不再改变；
D．容器中A的物质的量与C的物质的量相同