高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响简答题

氨气是一种重要工业原料，在工农业生产中具有重要的应用。
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）   △ H＝+180.5kJ·mol^－1
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）   △H=－905 kJ·mol^－1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）  △H=－483.6kJ·mol^－1
则N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）的△H=________________。
（2）工业合成氨气的反应为N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）。在一定温度下，将一定量的N₂和H₂通入到体积为1L的密闭容器中达到平衡后．改变下列条件，能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是____________。
①增大压强  ②增大反应物的浓度   ③使用催化剂   ④降低温度
（ 3 ）①实验室常用加热氯化铵固体和氢氧化钙固体的混合物来制取氨气，画出反应及收集的简易装置；
实验室还可在           （填一种试剂）中滴加浓氨水的方法快速制取少量氨气。
② 常温下氨气极易溶于水，溶液可以导电。氨水中水电离出的c（OH^－）         10^－7 mol·L^-1（填写“＞”、“＜”或“＝”）；
③ 将相同体积、PH之和为14的氨水和盐酸混合后，溶液中离子浓度由大到小的顺序为             。
（4）合成氨的原料氢气是一种新型的绿色能源，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行图所示实验：（其中a、b均为碳棒）。如右图所示：

右边Cu电极反应式是                  ，a电极的电极反应式                

氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示：

反应Ⅱ：2H₂SO₄(l)＝2SO₂(g)＋O₂(g)＋2H₂O(g)       △H＝＋550 kJ·mol^－1
它由两步反应组成：i．H₂SO₄(l)＝SO₃(g)＋H₂O(g)     △H＝＋177 kJ·mol^－1
ii．SO₃(g)分解。
L（L₁、L₂）、X可分别代表压强和温度。下图表示L一定时，ii中SO₃(g)的平衡转化率随X的变化关系。

①X代表的物理量是                。
②判断L₁、L₂的大小关系，L₁          L₂
并简述理由：           。

在一个容积为2L的密闭容器中，加入0．8mol的A₂气体和0．6molB₂气体，一定条件下发生如下反应：A₂（ｇ）＋B₂（ｇ）2AB（ｇ）△H＜0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示。

（1）在上述反应达到平衡后，第4min时，若将容器的体积快速扩大一倍（其他条件不变），请在图中画出4min～5min的AB浓度的变化线。
（2）在相同条件下，若开始时向此容器中加入的A₂（g）、B₂（g）和AB（g）的物质的量分别为0．4mol、0．2mol、0．8mol。则反应向           反应方向进行（填“正”或“逆”）。判断依据是             。反应达到平衡后，各物质的体积分数与原平衡相比___________（填序号）
①A₂、B₂减小，AB增大  ②A₂、B₂增大，AB减小  ③均不变  ④无法确定

二甲醚（DME）一种清洁的替代燃料，不含硫，不会形成微粒，而且与汽油相比，排放的NO₂更少，因此是优良的柴油机替代燃料。工业上利用一步法合成二甲醚的反应如下（复合催化剂为Cu0/Zn0/Al₂ O₂）：2CO（g)+4H₂（g)CH₃OCH₃（g)+H₂O（g) △H=-204．7kJ/mol。
（1）若反应在恒温、恒压下进行，以下叙述能说明该反应达到平衡状态的是      。

A．CO和H2的物质的量浓度比是1：2

B．CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率的2倍

C．容器中混合气体的体积保持不变

D．容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变

E．容器中棍合气体的密度保持不变
（2）600℃时，一步法合成二甲醚过程如下：
CO（g)+2H₂（g)=CH₃OH（g)          △H₁=-100．46kJ/mol
2CH₃OH（g)=CH₃OCH₃（g)+H₂O（g)    △H₂
CO（g)+H₂O（g)=CO₂（g)+H₂（g)    △H₃=-38．7kJ/mol
则△H₂=              。
（3）复合催化剂的制备方法之一是Na₂ C0₃共沉淀法：制备1 mol/L的硝酸铜，硝酸锌和硝酸铝的水溶液。然后向盛有去离子水的烧杯中同时滴加混合硝酸盐溶液和1 mol/L的Na₂C0₃水溶液，70℃下搅拌混合。沉淀后过滤，洗涤沉淀物，80℃下干燥12小时，然后500℃下焙烧16小时。请写出上述过程中硝酸铝与Na₂C0₃水溶液反应的离子方程式：
（4）以DME为燃料，氧气为氧化剂，在酸性电解质溶液中用惰性电极制成燃料电池，则通入氧气的电极是电源的     （填正、负）极，通DME的电极反应为        。

（共10分）如图表示反应N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g)； △H<0 在某一时间段反应速率与反应过程的曲线关系图,

①达到平衡后，若只改变一个条件，则t₁条件为       ；t₃条件为       ；t₄条件为       ；
②则图中氨的百分含量最低的时间段是:（   ）

A．ｔ0－t1

B．t2－t3

C．t3－t4

D．t5－t6

③请在右图中画出t₆时刻既增加氢气浓度同时又减小氨气浓度的速率随时间的变化图。

工业上以氨气为原料(铂铑合金网为催化剂)催化氧化法制硝酸的过程如下：

（1）已知反应一经发生，铂铑合金网就会处于红热状态。写出氨催化氧化的化学方程式：____________。
当温度降低时，化学平衡常数K值________(填“增大”、“减小”或“无影响”)。
（2）氨气是制取硝酸的重要原料，合成氨反应的化学方程式如下：N₂＋3H₂2NH₃，该反应在固定容积的密闭容器中进行。
①下列各项标志着该反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。

A．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2

B．v正(N2)＝v逆(H2)

C．容器内压强保持不变

D．混合气体的密度保持不变

②若在恒温条件下，将N₂与H₂按一定比例混合通入一个容积为2 L固定容积的密闭容器中，5 min后反应达平衡时，n(N₂)＝1．0 mol，n(H₂)＝0．8 mol，n(NH₃)＝0．8 mol，则反应速率v(H₂)＝________，平衡常数＝________。
③若容器恒容、绝热，加热使容器内温度迅速升至原来的2倍，平衡将    (填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后，容器内温度    (填“大于”、“小于”或“等于”)原来的2倍。

某温度时，在4L的容器中，X、Y、Z三种物质的量随时间的变化曲线如下图所示。

（1）由图中数据分析，该反应的化学方程式为：
（2）反应从开始至2min内X的平均反应速率是：
（3）反应过程中Y的转化率：
（4）2min后图像所表示的含义

（15 分）二甲醚是一种重要的化工原料，利用水煤气（CO、H₂）合成二甲醚是工业上的常用方法，该方法由以下几步组成：
2H₂(g) +CO(g) CH₃OH(g)    ΔH=" —90.0" kJ· mol^-1                   ①
2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)   ΔH="—24.5" kJ· mol^-1               ②
CO(g) + H₂O(g)CO₂(g) + H₂₍g)   ΔH="—41.1" kJ· mol ^-1             ③
（1）反应①的 ΔS       0（填“＞”、“＜”或“＝”）。在     （填“较高”或“较低”）温度下该反应自发进行。
（2）在 250℃的恒容密闭容器中，下列事实可以作为反应③已达平衡的是_______（填选项字母）

A．容器内气体密度保持不变

B．CO 与 CO2的物质的量之比保持不变

C．H2O 与 CO2的生成速率之比为 1∶1

D．该反应的平衡常数保持不变

（3）已知一些共价键的键能如下：

运用反应①计算一氧化碳中碳氧共价键的键能         kJ· mol^-1。

（4）当合成气中 CO 与 H₂的物质的量之比恒定时，温度、压强对 CO 转化率的影响如图 1 所示。图 1 中 A 点的 v(逆)    B 点的 v(正)（填“＞”、“＜”或“＝”），说明理由         。实际工业生产中该合成反应的条件为 500℃、4MPa 请回答采用 500℃的可能原因         。
（5）一定温度下，密闭容器中发生反应③，水蒸气的转化率与 n（H₂O）∕n（CO）的关系如图2所示。计算该温度下反应③的平衡常数 K=         。
在图 2 中作出一氧化碳的转化率与 n（H₂O）∕n（CO）的曲线。

用CaSO₄代替O₂与燃料反应是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，如图1所示。
燃烧器中反应① 1/4CaSO₄(s） + H₂(g） =  1/4CaS(s） + H₂O(g） △H₁ (主反应）
反应② CaSO₄(s） + H₂(g） =  CaO(s） + SO₂（g）+ H₂O(g） △H₂ (副反应）
再生器中反应：1/2 CaS(s） + O₂(g） =  1/2CaSO₄(s）   △H₃

（1）气化反应器中发生反应的化学方程式是                     。
（2）燃烧器中SO₂物质的量分数随温度T、压强p (MPa）的变化曲线见图2，从图2中可以得出三条主要规律：
①其他条件不变，温度越高，SO₂含量越高；
②                                                        ；
③                                                         ；
由图2，为减少SO₂的排放量，可采取的措施是                      。
（3）该燃烧技术中可循环的物质除CaSO₄、CaS外，还有         （写名称）。
（4）在一定条件下，CO可与甲苯反应，在其苯环对位上引入一个醛基，产物的结构简式为           。
（5）欲采用氯化钯（PdCl₂）溶液除去H₂中的CO，完成以下实验装置图：
（注：CO + PdCl₂ + H₂O ＝ CO₂  + Pd + 2HCl）

氮的重要化合物如氨（NH₃）、肼（N₂H₄）、三氟化氮（NF₃）等，在生产、生活中具有重要作用。
（1）利用NH₃的还原性可消除氮氧化物的污染，相关热化学方程式如下：
H₂O(l)＝H₂O(g)   △H₁＝44.0 kJ·mol^－1
N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g)   △H₂＝229.3 kJ·mol^－1
4NH₃(g)＋5O₂(g)＝4NO(g)＋6H₂O(g)   △H₃＝－906.5 kJ·mol^－1
4NH₃(g)＋6NO(g)＝5N₂(g)＋6H₂O(l)   △H₄
则△H₄＝     kJ·mol^－1。
（2）使用NaBH₄为诱导剂，可使Co^2＋与肼在碱性条件下发生反应，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体。
①写出该反应的离子方程式：     。
②在纳米钴的催化作用下，肼可分解生成两种气体，其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如下图1所示，则N₂H₄发生分解反应的化学方程式为：     ；为抑制肼的分解，可采取的合理措施有     （任写一种）。

（3）在微电子工业中NF₃常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH₄F等的无水熔融物生产NF₃，其电解原理如上图2所示。
①氮化硅的化学式为     。
②a电极为电解池的     （填“阴”或“阳”）极，写出该电极的电极反应式：     ；电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质，该气体的分子式是     。

碳氧化物的转化有重大用途，回答关于CO和CO₂的问题。
（1）己知：①C (s) + H₂O(g)CO (g) +H₂ (g)     △H₁
②2CO(g) + O₂(g) ＝ 2CO₂ (g)             △H₂
③H₂O (g)＝ H₂ (g) +1/2 O₂ (g)           △H₃
则C (s) + O₂ (g) ＝CO₂ (g)的△H ＝               （用△H₁、△H₂、△H₃表示）。
（2）对于化学平衡①，在不同温度下，CO的浓度与反应时间的关系如图所示，

由图可得出如下规律：随着温度升高，①              ；②             。
（3）某温度下，将6．0 mol H₂O(g)和足量碳充入3 L的恒容密闭容器中，发生如下反应：C(s) + H₂O(g)CO(g) +H₂ (g)，达到平衡时测得lgK＝-1．0（K为平衡常数），求平衡时H₂O(g)的转化率？（写出计算过程）
（4）在神州九号飞船中，宇航员呼出的CO₂也可以采用Na₂O₂吸收，写出相关的化学方程式并标明电子转移的方向和数目：                                                      。

2013年12月15日4时搭载长征系列火箭的“玉兔号”顺利驶抵月球表面，实现了五星红旗耀月球的创举。火箭升空需要高能燃料，通常用肼（N₂H₄）作燃料，N₂O₄做氧化剂。请回答下列问题：
（1）已知：N₂(g) + 2O₂(g) ="=" 2NO₂(g)         ΔH=+67.7kJ·mol^-1
N₂H₄₍g) + O₂（g）="=" N₂(g) + 2H₂O(g)       ΔH=-534.0kJ·mol^-1
2NO₂(g)  N₂O₄（g）             ΔH=-52.7kJ·mol^-1
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：      ；
（2）工业上用次氯酸钠与过量的氨气反应制备肼，该反应的化学方程式为：      ；
（3）工业上可以用下列反应原理制备氨气：
2N₂(g)+6H₂O(l)4NH₃(g)+3O₂(g)  ΔH=Q kJ·mol^-1
①已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图，则此反应的 Q       0 （填“＞”“＜”或“=”）。

②若起始加入氮气和水，15分钟后，反应达到平衡，此时NH₃的浓度为0.3mol/L，则用氧气表示的反应速率为            。
③常温下，如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，        （选填编号）.

A．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化

B．v（N2）/v（O2）=2∶3

C．容器中气体的密度不随时间而变化

D．通入稀有气体能提高反应的速率

E．若向容器中继续加入N₂，N₂的转化率将增大
（4）最近华南理工大提出利用电解法制H₂O₂并以此处理废氨水，装置如图。

①为不影响H₂O₂的产量，需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，则所得废氨水溶液中
c(NH₄⁺)      c(NO₃^-)（填“＞”“＜”或“=”）；
②Ir—Ru惰性电极有吸附O₂作用，该电极的电极反应为                      ；
③理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理NH₃·H₂O的物质的量为             。

甲醇合成反应为：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH（g）。工业上用天然气为原料，分为两阶段：
Ⅰ、制备合成气：
用天然气和水制取原料气的方程式为：                    。
原料气中常添加CO₂以解决合成气中H₂过量CO不足问题，请用方程式解释原因                     。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_________。
Ⅱ、合成甲醇：
（1）反应过程中物质能量变化如图所示。写出合成甲醇的热化学方程式____。

实验室在1L密闭容器中进行模拟合成实验。将1molCO和2molH₂通入容器中，分别恒温在300⁰C和500⁰C反应，每隔一定时间测得容器中甲醇的浓度如下：

	10min	20min	30min	40min	50min	60min
300^0C	0.40	0.60	0.75	0.84	0.90	0.90
500^0C	0.60	0.75	0.78	0.80	0.80	0.80

（2）在300⁰C反应开始10分钟内，H₂的平均反应速率_____________。
（3）500⁰C平衡常数K=___________。
（4）在另一体积不变的容器中，充入1.2molCO和2.0molH₂，一定条件下达到平衡，测得容器内压强为起始的一半。计算该条件下H₂转化率为        。

丙烷在燃烧时能放出大量的热，它也是液化石油气的主要成分，作为能源应用于人们的日常生产和生活。
已知：①2C₃H₈(g)＋7O₂(g)＝6CO(g)＋8H₂O(l)；△H＝－2741.8kJ/mol
②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)    ΔH="-566" kJ/mol
（1）反应C₃H₈(g)＋5O₂(g)＝3CO₂(g)＋4H₂O(l)的△H＝             
（2）C₃H₈在不足量的氧气里燃烧，生成CO和CO₂以及气态水，将所有的产物通入一个固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生如下可逆反应：
CO (g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂ (g)
①下列事实能说明该反应达到平衡的是           
a．体系中的压强不发生变化                  b．υ_正（H₂）=υ_逆（CO）
c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化    d．CO₂的浓度不再发生变化
② T℃时，在一定体积的容器中，通入一定量的CO(g)和H₂O(g)，发生反应并保持温度不变，各物质浓度随时间变化如下表：   

时间 / min	CO	H2O(g)	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	0.100	0.200	0.100	0.100
4	0.100	0.200	0.100	0.100
5	0.116	0.216	0.084	C1
6	0.096	0.266	0.104	C2

第5、6min时的数据是保持温度和体积不变时，改变某一条件后测得的。则第4～5min之间，改变的条件           ，第5～6min之间，改变的条件是           。
已知420℃时，该化学反应的平衡常数为9。如果反应开始时，CO和H₂O(g)的浓度都是0.01 mol／L，则CO在此条件下的转化率为         。又知397℃时该反应的平衡常数为12，请判断该反应的△H     0 (填“>”、“＝”、“<”)．
（3）依据（1）中的反应可以设计一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丙烷气体；燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，在其内部可以传导O^2—。在电池内部O^2—移向_  ___极（填“正”或“负”）；电池的负极反应式为                 。
（4）用上述燃料电池用惰性电极电解足量Mg(NO₃)₂和NaCl的混合溶液。电解开始后阴极的现象为____                                  。

新近出版的《前沿科学》杂志刊发的中国环境科学研究院研究员的论文《汽车尾气污染及其危害》，其中系统地阐述了汽车尾气排放对大气环境及人体健康造成的严重危害。目前降低尾气的可行方法是在汽车排气管上安装催化转化器。NO和X气体均为汽车尾气的成分，这两种气体在催化转换器中发生反应： ①2X(g)＋2NO(g)N₂(g)＋2CO₂(g) △H=－a kJ·mol^-1。
（1）上述信息中气体X的化学式为                   。
（2）已知②2NO(g)＋O₂(g)=2NO₂(g) △H=－b kJ·mol^-1；X的燃烧热△H=－c kJ·mol^-1。书写在消除汽车尾气中NO₂的污染时，NO₂与X的可逆反应的热化学反应方程式                               。
（3）在一定温度下，将1.0mol NO、1.2mol气体X通入到固定容积为2L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：

①有害气体NO的转化率为          ，0~15min  NO的平均速率v(NO)=          。
②20min时，若改变反应条件，导致X浓度增大，则改变的条件可能是     （选填序号）。

A．缩小容器体积

B．增加CO2的量

C．升高温度

D．加入催化剂

③若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化学平衡将     移动（选填“向左”、“向右”或“不”）。