高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响简答题

（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。

1913年，德国化学家哈伯实现了合成氨的工业化生产，被称作解救世界粮食危机的化学天才。现将lmolN₂和3molH₂投入1L的密闭容器，在一定条件下，利用如下反应模拟哈伯合成氨的工业化生产：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) △H＜0
当改变某一外界条件（温度或压强）时，NH₃的体积分数ψ(NH₃)变化趋势如下图所示。

回答下列问题：
（1）已知：①NH₃(g) NH₃(g) △H₁
②N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(l) △H₂
则反应N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)的△H＝              （用含△H₁、△H₂的代数式表示）。
（2）合成氨的平衡常数表达式为____          ，平衡时，M点NH₃的体积分数为10%，则N₂的转化率为        （保留两位有效数字）。
（3）X轴上a点的数值比b点           （填“大”或“小”）。上图中，  Y轴表示     （填“温度”或“压强”），判断的理由是               。
（4）若将1mol N₂和3mol H₂分别投入起始容积为1L的密闭容器中，实验条件和平衡时的相关数据如下表所示：

下列判断正确的是____。

A．放出热量：Ql< Q2< △Hl	B．N2的转化率：I> III
C．平衡常数：II >I	D．达平衡时氨气的体积分数：I>II

（5）常温下，向VmL amoI.L^-l的稀硫酸溶液中滴加等体积bmol.L^-l的氨水，恰好使混合溶液呈中性，此时溶液中c(NH₄⁺)__c(SO₄^2-)（填“>”、“<”或“=”）。
（6）利用氨气设计一种环保燃料电池，一极通入氨气，另一极通入空气，电解质是掺杂氧化钇(Y₂0₃)的氧化锆(ZrO₂)晶体，它在熔融状态下能传导O^2-。写出负极的电极反应式             。

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

在一密闭容器中发生反应N₂+3H₂2NH₃。达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应进程的关系如图所示：

回答下列问题：
（1）t₁、t₂、t₃时刻分别改变的一个条件，t₁时刻         t₃时刻         t₄时刻          。
（2）氨的百分含量最高的时间段是             。
（3）如果在t₆对刻，从反应体系中分离出部分氨，t₇时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化情况；
（4）实验室模拟化工生产，在恒容密闭容器中充入一定量N₂和H₂后，分别在不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如图1。

在实验Ⅲ中改变条件为采用比实验Ⅰ更高的温度，请在图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH₃浓度随时间变化的示意图。

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）

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇（于固定容器中进行）：2H₂(g) + CO(g)CH₃OH(g)
（1）判断反应达到平衡状态的依据是            （填序号）。
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．混合气体的平均相对分子质量不变
d．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化
（2）下表所列数据是该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该反应的平衡常数表达式K=              ，△H          0(填“>”、“<”或“=”)。
②要提高CO的转化率，可以采取的措施是_____________（填序号）。
a．升温  b．加入催化剂 c．增加CO的浓度
d．加入H₂加压 e．加入惰性气体加压  f．分离出甲醇
（3）右图表示在温度分别为T₁、T₂时，平衡体系中H₂的体积分数随压强变化曲线，A、C两点的反应速率A__________C（填“＞”、“＝”或“＜”，下同），A、C两点的化学平衡常数A___________C，由状态B到状态A，可采用____________的方法（填“升温”或“降温”）。

（4）已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)   ΔH ＝－a kJ·mol^－1
②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) ΔH ＝－b kJ·mol^－1  ③H₂O(g)= H₂O(l) ΔH＝－c kJ·mol^－1
写出1摩尔液态CH₃OH不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式_________________。

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：                                                      。

一定温度下，在容积固定的VL密闭容器里加入nmolA，2nmolB，发生反应A (g)+2B (g)2C (g) △H<0，反应达到平衡后测得平衡常数为K，此时A的转化率为x．
（1）K和x的关系满足K=_____________，在保证A浓度不变的情况下，增大容器的体积，平衡______（填字母）。A．向正反应方向移动     B．向逆反应方向移动      C．不移动
（2）若该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示：
①可见反应在t₁、t₃、t₇时都达到了平衡，而t₂、t₈时都改变了一种条件，试判断改变的是什么条件：t₂时_____________；t₈时_____________；
②t₂时平衡向___________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动；
③若t₄时降压，t₅时达到平衡，t₆时增大反应物的浓度，请在图中画出t₄～t₆时逆反应速率与时间的关系线。

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        。

（1）利用N₂和H₂可以实现NH₃的工业合成，而氨又可以进一步制备硝酸。
已知：①N₂(g)+O₂(g)=2NO(g) △H="+180.5" kJ/mol
②N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g) △H=－92.4 kJ/mol
③2H₂(g)+O₂(g) = 2H₂O(g) △H=－483.6 kJ/mol
氨催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气的热化学方程式为                  。
（2）研究在其他条件不变时，改变起始物氢气的物质的量对N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)反应的影响实验结果如图所示(图中T表示温度，n表示物质的量)：

①图像中T₂和T₁的关系是：T₂     T₁(填“高于”“低于”“等于”“无法确定”)。
②a、b、c三点中，N₂转化率最高的是          (填字母)。
③若容器容积为1L，T₂℃在起始体系中加入1 mol N₂，n(H₂)=3mol，经过5 min反应达到平衡时H₂的转化率为60%，则v(NH₃)=        。保持容器体积不变，若起始时向容器内放入2 mol N₂和6 mol H₂，达平衡后放出的热量为Q，则Q___110.88 kJ(填“>”、“<”或“=”)。

Ⅰ已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l)+3O₂(g)═2CO₂(g)+4H₂O(g)   △H=^_1275．6kJ•mol^-1
②H₂O(l)═H₂O(g)   △H=+44．0kJ•mol^-1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式：                    。
Ⅱ．甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：
CH₃OH(g) + H₂O(g)  CO₂(g) + 3H₂(g) ；△H>0
（1）一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入1molCH₃OH(g)和3molH₂O(g)，20s后，测得混合气体的压强是反应前的1．2倍，则用甲醇表示该反应的速率为         。
（2）判断⑴中可逆反应达到平衡状态的依据是（填序号）              。
①v_正(CH₃OH) = 3v_逆(H₂)   ②混合气体的密度不变  ③混合气体的平均相对分子质量不变  ④CH₃OH、H₂O、CO₂、H₂的浓度都不再发生变化    
（3）右图中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1molCH₃OH(g)和2molH₂O(g)，向B容器中充入1．2molCH₃OH(g) 和2．4molH₂O(g)，两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为aL，反应达到平衡时容器B的体积为1．5aL，容器B中CH₃OH转化率为         ；维持其他条件不变，若打开K一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为         L（连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响）。

Ⅲ．如图甲、乙是电化学实验装置。请回答下列问题：

（1）若两池中均盛放CuSO₄溶液,甲池中石墨棒上的电极反应式为____________________．
（2）若甲池中盛放饱和NaCl溶液，则甲池中石墨棒上的电极反应式为__________________．

有可逆反应Fe(s)+CO₂(g) FeO(s) + CO(g)，已知在温度938K时，平衡常数K=1.5，在1173K时，K="2.2" 。
（1）能判断该反应达到平衡状态的依据是          （双选，填序号）。
A．容器内压强不变了  B．c（CO）不变了   C．v_正（CO₂）=v_逆（CO）  D．c（CO₂）=c（CO）
（2）该反应的正反应是_____________（选填“吸热”、“放热”）反应。
（3）写出该反应的平衡常数表达式______________。若起始时把Fe和CO₂放入体积固定的密闭容器中，CO₂的起始浓度为2.0mol/L，某温度时达到平衡，此时容器中CO的浓度为1.0 mol/L，则该温度下上述反应的平衡常数K=______________（保留二位有效数字）。
（4）若该反应在体积固定的密闭容器中进行，在一定条件下达到平衡状态，如果改变下列条件，反应混合气体中CO₂的物质的量分数如何变化（选填“增大”、“减小”、“不变”）。

①升高温度________________；②再通入CO_________________。
（5）该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图：
①从图中看到，反应在t₂时达平衡， 在t₁时改变了某种条件，改变的条件可能是（填序号）
__          ___。（单选）
A．升温    B．增大CO₂浓度
②如果在t₃时从混合物中分离出部分CO，t₄~ t₅时间段反应处于新平衡状态，请在图上画出t₃~ t₅的V（逆）变化曲线

重庆市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5（直径小于等于2. 5μm的悬浮颗粒物），其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO₂、NO_x等进行研究具有重要意义．请回答下列问题：
（1）将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

根据表中数据判断PM2.5待测试样的pH约为____________。
（2）为减少SO₂的排放，常采取的措施有：将煤转化为清洁气体燃料。
已知：①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）K₁    ②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）K₂
C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)  K=___________________（用含K₁、K₂的式子表示）。
（3）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)2CO₂(g)+N₂(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线如图所示。

①在T₂温度下，0～2s内的平均反应速率υ(N₂)= ______________。
②当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率．若催化剂的表面积S₁＞S₂，在如图中画出c（CO₂）在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（4）①已知气缸中生成NO的反应为：N₂(g)+O₂(g)2NO(g) △H>0，若1mol空气含0.8molN₂和0.2molO₂， 1300°C时在密闭容器内反应达到平衡，测得NO为8×10^-4mol．计算该温度下的平衡常数K＝____________。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO（g）═2C（s）+O₂（g）已知该反应的△H＞0，简述该设想能否实现的依据：__________________。

高炉炼铁中发生的基本反应之一：FeO（s）+CO（g）⇌Fe（s）+CO₂（g）；正反应吸热
（l）已知1100℃时 K=0.263．应该反应化学平衡常数的表达式为              ，温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，平衡常数K值           ．（填增大、减小或不变）
（2）1100℃时测得高炉中 c（CO₂）=0.025mol/L，c（CO）=0.1mol/L，此时化学反应速率是v（正）        v（逆）。（填=、＞或＜）
（3）在如图中画出在某时刻条件改变后的图象（其他条件不变）．t₁：增大CO的浓度 t₂：降低温度．

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”）。