高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

尿素[CO（NH₂）₂]是首个由无机物人工合成的有机物。
（1）工业上尿素由CO₂和NH₃在一定条件下合成，其反应方程式为______________________________。
（2）当氨碳比n(NH₃)/ n(CO₂)＝4时，CO₂的转化率随时间的变化关系如下图所示。

①A点的逆反应速率v_逆（CO₂）________B点的正反应速率v_正（CO₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）。
②NH₃的平衡转化率为________。
③一定温度下，在一个容积不变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是      （填字母，下同）。
a．容器中的压强不变       b．3mol N—H键断裂的同时断裂2 molH—O键
c．c（CO₂）=c（H₂O）       d.．c（CO₂）的浓度保持不变
（3）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图所示。

①电源的负极为________（填“A”或“B”）。
②阳极室中发生的反应依次为___________________、___________________。
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________（填“增大”、“减小”或“不变”）；若两极共收集到气体11.2 L（标准状况），则除去的尿素为________g（忽略气体的溶解）。

(17分)氮及其化合物在工业生产和科技等领域有广泛应用。
（1）肼(N₂H₄)常用于火箭或原电池的燃料。已知：(i)N₂(g)+2O₂(g)=2NO₂(g)    ΔH=+67.7kJ/mol
(ii)N₂H₄(g)+ O₂(g)N₂(g)+2H₂O(g)    ΔH=-534kJ/mol
(iii)H₂O(g)= H₂O（1）   ΔH=-44kJ/mol
①反应2N₂H₄(g)+2NO₂(g)=3N₂(g)+4H₂O(l)   ΔH =_______kJ·mol^-1
②一定温度下，将N₂H₄与NO₂以体积比1：1置于10 L密闭容器中发生反应2N₂H₄(g)+ 2NO₂(g) 3N₂(g)+4H₂O（1），下列不能说明反应达到平衡状态的是_______。(填序号)
a．混合气体密度保持不变        b．混合气体颜色保持不变
c．N₂H₄与NO₂体积比保持不变      d．体系压强保持不变
③在10 L的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量变化如下表：

前2min内NO₂的平均反应速率为___________。平衡时NO₂的转化率________；该温度下反应的平衡常数K=_________。
反应在第6min时改变了条件，改变的条件可能是__________。(填序号)
a．使用催化剂     b．升高温度     c．减小压强     d．增加NO₂的量
（2）HNO₃和As₂S₃能发生反应：As₂S₃+10HNO₃==2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O，反应中被氧化的元素为_________。
若该反应中转移电子的物质的量为5 mol时，产物中的S经过转化全部生成浓H₂SO₄，然后与足量的铜在加热条件下反应消耗铜的量_________。(填序号)
a．小于0.75 mol    b．等于0.75mol     c．大于0.75mol    d．无法确定

(10分)在温度为373K时，将0.100mol无色的N₂O₄气体通入1L抽空的密闭容器中，立刻出现红棕色，直至建立N₂O₄2NO₂的平衡。下图是隔一定时间测定到的N₂O₄的浓度（纵坐标为N₂O₄的浓度，横坐标为时间）

（1）计算在20至40秒时间内，NO₂的平均生成速率为        。
（2）该反应的化学平衡常数表达式为             。
（3）下表是不同温度下测定得到的该反应的化学平衡常数。

T/ K	323	373
K值	0.022	0.36

据此可推测该反应（生成NO₂）是       反应（选填“吸热”或“放热”）。
（4）若其他条件不变，反应在423K时达到平衡，请在上图中找出相应的位置，画出此温度下的反应进程示意曲线。

新的研究表明二甲醚（DME）是符合中国能源结构特点的优良车用替代燃料，二甲醚催化重整制氢的反应过程，主要包括以下几个反应（以下数据为25℃、1.01×10⁵Pa测定）：
①CH₃OCH₃（g) + H₂O（l) 2 CH₃OH（l) △H＝＋24.52kJ/mol
②CH₃OH（l) + H₂O（l)  CO₂（g) + 3H₂（g) △H＝＋49.01kJ/mol
③CO（g) + H₂O（l)  CO₂（g) + H₂（g) △H＝－41.17kJ/mol
④CH₃OH（l)  CO （g) + 2H₂（g) △H＝＋90. 1kJ/mol
请回答下列问题：
（1）写出用二甲醚制H₂同时全部转化为CO₂时反应的热化学方程式                       。
（2）200℃时反应③的平衡常数表达式K=           。
（3）在一常温恒容的密闭容器中，放入一定量的甲醇如④式建立平衡，以下可以作为该反应达到平衡状态的判断依据为_______。
A．容器内气体密度保持不变        B．气体的平均相对分子质量保持不变
C．CO的体积分数保持不变          D．CO与H₂的物质的量之比保持1:2不变
（4）工业生产中测得不同温度下各组分体积分数及二甲醚转化率的关系如下图所示，
 
①你认为反应控制的最佳温度应为___________。
A．300～350℃     B．350～400℃
C．400～450℃     D．450～500℃
②在温度达到400℃以后，二甲醚与CO₂以几乎相同的变化趋势明显降低，而CO、H₂体积分数也以几乎相同的变化趋势升高，分析可能的原因是__________（用相应的化学方程式表示）。
（5）某一体积固定的密闭容器中进行反应②，200℃时达平衡。请在下图补充画出：t₁时刻升温，在t₁与t₂之间某时刻达到平衡；t₂时刻添加催化剂，CO₂的百分含量随时间变化图像。

（6）一定条件下，如图示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物），则阴极的电极反应式为                  。

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1。
（1）T℃时在2L的密闭容器中，N₂、H₂混合气体充分反应5min后放出热量46.2 kJ，用H₂表示的平均速率为             。
（2）合成氨厂可用反应CO(g)＋H₂O(g)H₂(g)＋CO₂(g)获得H₂，已知该反应的平衡常数随温度的变化如下表，试回答下列问题：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

①在800℃发生上述反应，向恒容反应器投入CO₂、H₂、CO、H₂O的物质的量分别为：1 mol、1 mol、2 mol、2 mol，此时该反应由      反应方向开始建立平衡。（选填“正”或“逆”）。
②在500℃时进行上述反应，若CO、H₂O的起始浓度均为0.020 mol·L^－1，在该条件下，CO的最大转化率为              。
③在其他条件不变的前提下，下列措施一定可以提高H₂的百分含量的有___________；
a．增加CO的用量             b．增加H₂O(g)的用量   
c．增大压强                 d．降低温度

可逆反应2A(g)+B(g)2C(g)，根据下表中的数据判断下列图像错误的是

（共12分）恒温下，将a mol N₂与b mol H₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N₂ (g)+3 H₂(g)2NH₃(g)
（1）若反应某时刻t时，n _t (N₂) ="=" 13 mol，n _t (NH₃)="=" 6 mol，则a ==__________mol；
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8 L（标况下），其中NH₃的含量(体积分数)为25%，平衡时NH₃的物质的量__________；
（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比、下同），n(始)∶n(平) =__________；
（4）原混合气体中，a∶b =__________；
（5）达到平衡时，N₂和H₂的转化率之比，α(N₂)∶α(H₂)="=" __________；
（6）平衡混合气体中，n(N₂)∶n(H₂)∶n(NH₃) ==__________________。

在不同温度下，向VL密闭容器中加入0.5 mol NO和0.5 mol活性炭，发生反应：
2NO(g)+C(s)N₂ (g)+CO₂ (g)  △H= —QkJ·mol^-1 (Q>0)，达到平衡时的数据如下：

温度／℃	n (C)/mol	n(CO2)/mol
T1		0. 15
T2	0. 375

下列有关说法正确的是
A．由上述信息可推知：T₁>T₂
B．T₂℃时，若反应达平衡后再缩小容器的体积，c(N₂)：c(NO)增大
C．T₁℃时，若开始时反应物的用量均减小一半，平衡后NO的转化率增大
D．T₁℃时，该反应的平衡常数

一定条件下，在体积为10L的固定容器中发生的反应：N₂+3H₂2NH₃，反应过程如下图所示，下列说法正确的是

A．t1 min时正、逆反应速率相等

B．X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系

C．0～8 min，H2的平均反应速率v（H2）＝0.75 mol·L^-1·min^-1

D．10～12 min，N2的平均反应速率为v（N2）=0.25mol·L^-1·min^-1

甲醇（CH₃OH）是一种重要的化工原料，也是一种比较理想的燃料。甲醇在各个领域有着广泛的应用。
（1）实验测得：32 g甲醇在氧气中完全燃烧，生成二氧化碳气体和液态水时释放出726.4 kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：_________________________。
（2）燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。下图是一个化学过程的示意图。2CH₃OH+3O₂+4KOH K₂CO₃+6H₂O

①A（石墨）电极的名称是               。
②通入O₂的电极的电极反应式是________________
③写出通入CH₃OH的电极的电极反应式是                 。
④乙池中反应的化学方程式为                    。
⑤当电路中通过0.01mol电子时，丙池溶液的C(H⁺) =          mol/L（忽略电解过程中溶液体积的变化）。
（3）合成甲醇的主要反应是：2H₂（g）+ CO（g）CH₃OH（g） △H="—90.8" kJ·mol^—1。
①在恒温恒容条件下，充入一定量的H₂和CO，发生反应2H₂（g）+ CO（g） CH₃OH（g）。则该反应达到平衡状态的标志有
a．混合气体的密度保持不变        b．混合气体的总压强保持不变
c．CO的质量分数保持不变         d．甲醇的浓度保持不变
e．v_正（H₂）= v_逆（CH₃OH）        f．v（CO）= v（CH₃OH）
②要提高反应2H₂­（g）+ CO（g） CH₃OH（g）中CO的转化率，可以采取的措施是：
a．升温    b．加入催化剂
c．增加CO的浓度    d．加入H₂
e．加入惰性气体     f．分离出甲醇

工业生产硝酸铵的流程如下图所示

（1）硝酸铵的水溶液呈           (填“酸性”、“中性”或“碱性”)；其水溶液中各离子的浓度大小顺序为：                  。
（2）已知N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H<0，当反应器中按n(N₂)：n(H₂)=1：3投料，分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线如下图。

①曲线a对应的温度是              。
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是

A．及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率

B．P点原料气的平衡转化率接近100%，是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件

C．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)＞K(N)

D．M点对应的H2转化率是75%

E．如果N点时c(NH₃)＝0.2 mol·L^－1，N点的化学平衡常数K≈0.93
（3）尿素（H₂NCONH₂）是一种非常重要的高效氮肥，工业上以NH₃、CO₂为原料生产尿素，该反应实际为二步反应：第一步：2NH₃(g)＋CO₂(g)===H₂NCOONH₄(s)   ΔH=－272 kJ·mol^－1
第二步：H₂NCOONH₄(s)===CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)   ΔH=＋138 kJ·mol^－1
写出工业上以NH₃、CO₂为原料合成尿素的热化学方程式：                   
（4）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如下左图所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第__________步反应决定，总反应进行到________min时到达平衡。
②反应进行到10 min时测得CO₂的物质的量如图所示，则用CO₂表示的第一步反应的速率v(CO₂)＝_______________mol·L^－1·min^－1。
③在右图中画出第二步反应的平衡常数K随温度的变化的示意图。

在一密闭容器中发生反应N₂＋3H₂2NH₃，△H<0达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示：回答下列问题：

（1）处于平衡状态的时间段是    (填选项)。
A．t0～t1
B．t1～t2
C．t2～t3
D．t3～t4
E．t4～t5
F．t5～t6
（2）t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件是_____(填选项)。
A．增大压强
B．减小压强
C．升高温度
D．降低温度
E．加催化剂
F．充入氮气
t1时刻    ；t3时刻    ；t4时刻    。
（3）依据（2）中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是     (填选项)。
A．t0～t1   B．t2～t3   C．t3～t4   D．t5～t6
（4）如果在t6时刻，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曲线。
（5）一定条件下，合成氨反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为20%，则反应后与反应前的混合气体体积之比为     。

一定温度下，在三个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应：2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)

容器编号	温度(℃)	起始物质的量(mol)	平衡物质的量(mol)
CH3OH(g)	CH3OCH3(g)	H2O(g)
Ⅰ	387	0.20	0.080	0.080
Ⅱ	387	0.40
Ⅲ	207	0.20	0.090	0.090

下列说法正确的是
A．该反应的逆反应为放热反应
B．达到平衡时，容器Ⅰ中的CH₃OH体积分数比容器Ⅱ中的小
C．达到平衡时，容器Ⅰ中的压强与容器Ⅲ中的压强相同
D．若起始时向容器Ⅰ中充入CH₃OH 0.15 mol、CH₃OCH₃ 0.15 mol 和H₂O 0.10 mol，则反应将向正反应方向进行

碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。

（1）在一恒温、恒容密闭容器中发生反应：Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)₄（g），△H＜0；
利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。下列说法正确的是_______（填字母编号）。

A．增加Ni的量可提高CO的转化率，Ni的转化率降低

B．缩小容器容积，平衡右移，△H减小

C．反应达到平衡后，充入CO再次达到平衡时，CO的体积分数降低

D．当4v正[Ni(CO)4]=v正(CO)时或容器中混合气体密度不变时，都可说明反应已达化学平衡状态

（2）CO与镍反应会造成含镍催化剂的中毒．为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO₂将CO氧化，二氧化硫转化为单质硫．
已知：CO(g)+ 1/2O₂(g)=CO₂(g) △H=-Q₁ kJ•mol^-1
S(s) +O₂(g) =SO₂(g) △H=-Q₂ kJ•mol^-1
则SO₂(g) +2CO(g) ="S(s)" +2CO₂(g) △H=________________；
（3）对于反应：2NO（g）+O₂═2NO₂（g），向某容器中充入10mol的NO和10mol的O₂，在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（P₁、P₂）下随温度变化的曲线（如图1）．
①比较P₁、P₂的大小关系_______________；
②700℃时，在压强为P₂时，假设容器为1L，则在该条件平衡常数的数值为_______(最简分数形式)；
（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理如图2所示．该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为_______________；若该燃料电池使用一段时间后，共收集到20mol Y，则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为________L。

煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能量综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生成水煤气，而当前比较流行的液化方法用煤生成CH₃OH。
（1）已知：CO₂(g)+3H₂(g)=CH₃OH(g)+H₂O(g)  △H₁
2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)   △H₂
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)    △H₃
则反应CO(g) +2H₂(g)=CH₃OH(g) 的△H=_______。
（2）如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①T₁和T₂温度下平衡常数大小关系是K₁____K₂（填“>”“<”或“=”）。
②由CO合成甲醇时，CO在250℃、300℃、350℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示，则曲线c所表示的温度为______℃，实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是______。

③以下有关该反应的说法正确的是_________（填序号）。
A．恒温、恒容条件下同，若容器内的压强不发生变化，则可逆反应达到平衡
B．一定条件下，H₂的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时，可逆反应达到平衡
C．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH₃OH的产率
D．某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)=0.2mol/L，则CO的转化率为80%
（3）一定温度下，向2L固定体积的密闭容器中加入1molCH₃OH，发生反应：CH₃OH(g) CO(g) +2H₂(g)，H₂的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

0～2min内的平均反应速率v(CH₃OH)= ____________；该温度下，CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)的平衡常数K=____________；相同温度下，若开始加入CH₃OH(g)的物质的量是原来的2倍，则_____ 是原来的2倍．
A．平衡常数      B．CH₃OH的平衡浓度     C．达到平衡的时间   D．平衡时气体的密度