高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

煤炭是我国的主要能源之一，与之伴生的二氧化硫（SO₂）和酸雨污染问题较为突出。目前我国采用的控制方法是电厂烟气脱硫。烟气脱硫的原理是利用碱性物质吸收并固定酸性的二氧化硫，主要有如下两种方法：
I、钠碱循环法脱硫技术。
（1）此法是利用Na₂SO₃溶液可脱除烟气中的SO₂。Na₂SO₃可由NaOH溶液吸收SO₂制得，该反应的离子方程式：               。
（2）NaOH溶液吸收SO的过程中，pH随变化关系如下表：

①由上表判断，NaHSO₃溶液显      性，用化学平衡原理解释：     。
②当溶液呈中性时，离子浓度关系正确的是（选填字母）：     。

II、石灰石脱硫法
此法是以石灰石为原料通过系列反应将硫元素以CaSO₄的形式固定，从而降低SO₂的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO₄发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：
CaSO₄ (s)+ CO (g）CaO(s）+ SO₂ (g）+ CO₂ (g）   △H=218.4kJ·mol^-1(反应Ⅰ)
CaSO₄(s)+4CO(g）CaS(s）+ 4CO₂(g）          △H₂= -175.6kJ·mol^-1  (反应Ⅱ)
请回答下列问题：
（1）结合反应Ⅰ、Ⅱ写出CaSO₄(s)与CaS(s）的热化学反应方程式                  。
（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数 Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应Ⅰ的Kp=                      (用表达式表示)。
（3）假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v₁)小于反应Ⅱ的速率(v₂)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是            。

（4）图1为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数 的关系曲线。则降低该反应体系中产生的SO₂生成量的措施有          。

A、向该反应体系中投入生石灰
B、在合适的温度区间内控制较低的反应温度
C、降低CO的初始体积百分数
D、提高反应体系的温度

从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：2H₂＋O₂＝2H₂O。
（1）为了加快正反应速率，可以采取的措施有________（填序号，下同）。
A．使用催化剂                      B适当提高氧气的浓度
C．适当提高反应的温度              D．适当降低反应的温度
（2）下图能正确表示该反应中能量变化的是________。

（3）从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。

化学键	H—H	O＝O	H—O
键能kJ/mol	436	496	463

请填写下表：

化学键	填“吸收热量”或“放出热量”	能量变化kJ
拆开化学键	2molH2和1molO2中的化学键
形成化学键	4molH—O键
总能量变化

（4）氢氧燃料电池的总反应方程式为2H₂＋O₂＝2H₂O。其中，氢气在________极发生________反应。电路中每转移0．2mol电子，标准状况下消耗H₂的体积是________L。

（共12分）红矾钠(重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇·2H₂O)是重要的化工原料，工业上用铬铁矿(主要成分是FeO·Cr₂O₃)制备红矾钠的过程中会发生如下反应：4FeO（s）＋Cr₂O₃(s)＋8Na₂CO₃(s)＋7O₂(g)8Na₂CrO₄(s)＋2Fe₂O₃(s)＋8CO₂(g) ΔH<0
（1）请写出上述反应的化学平衡常数表达式：K＝__________________。
（2）图1、图2表示上述反应在t₁时达到平衡，在t₂时因改变某个条件而发生变化的曲线。
由图1判断，反应进行至t₂时，曲线发生变化的原因是________________(用文字表达)；
由图2判断，t₂到t₃的曲线变化的原因可能是________(填写序号)。
a．升高温度      b．加了催化剂       c．通入O₂      d．缩小容器体积

（3）工业上可用上述反应中的副产物CO₂来生产甲醇：CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)，
①已知该反应能自发进行，则下列图像正确的是________________

②在容积为2L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇，在其他条件不变得情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如图所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；下列说法正确的是______（填序号）

A．温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率：v(CH3OH)= mol·L^-1·min^-1

B．该反应在T1时的平衡常数比T2时的小

C．该反应为放热反应

D．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大

③在T₁温度时，将1molCO₂和3molH₂充入一密闭恒容器中，充分反应达到平衡后，CO₂转化率为a，则容器内的压强与起始压强之比为___________。

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图所示：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H₂O（g）CO₂+H₂ T℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H₂)=0.12mol·L^－1。该温度下此反应的平衡常数K=_____（填计算结果）。
（2）合成塔中发生反应N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T₁____300℃（填“>”、“<”或“=”）。

（3）N₂和H₂以铁作催化剂从145℃就开始反应，不同温度下NH₃的产率如右图所示。温度高于900℃时，NH₃产率下降的原因是          。

（4）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：
CH₄（g）+4NO₂（g）＝4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）； △H=－574kJ·mol^－1；
CH₄（g）+4NO（g）＝2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；    △H=－1160kJ·mol^－1
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：           。
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极碱性条件下发生反应的电极反应式为           。

A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的气球。关闭K₂，将等量且少量的NO₂通过K₁、K₃分别充人A、B中，反应起始时，A、B的体积相同。(已知：2NO₂     N₂O₄；△H<0)

（1）一段时间后，反应达到平衡，此时A、B中生成的N₂O₄的速率是V_A___V_B。(填“>”、“<”、“=”)；若打开活塞K₂，气球B将_____(填：变大、变小、不变)。
（2）若在A、B中再充入与初始量相等的NO₂，则达到平衡时，NO₂的转化率α_A将______(填增大或减小、不变)；若通入等量的Ne气，则达到平衡时，A中NO₂的转化率将_____，B中NO₂的转化率将_______(填： 变大、变小、不变)。
（3）室温下，若A、B都保持体积不变，将A套上一个绝热层，B与外界可以进行热传递，则达到平衡时，_____中的颜色较深。
（4）若在容器A中充入4.6g的NO₂，达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5，则平衡时N₂O₄的物质的量为___

(16分)FeCl₃具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl₃高效，且腐蚀性小。请回答下列问题：(16分)
（1）FeCl₃净水的原理是    。FeCl₃溶液腐蚀钢铁设备，除H^＋作用外，另一主要原因是（用离子方程式表示）       。
（2）为节约成本，工业上用NaClO₃氧化酸性FeCl₂废液得到FeCl₃。
①若酸性FeCl₂废液中各离子浓度如下：则该溶液的pH约为     。
c(Fe^2＋)=2.0×10^-2mol·L^-1，c(Fe^3＋)=1.0×10^-3mol·L^-1， c(Cl^－)=5.3×10^-2mol·L^-1,
②NaClO₃能在酸性条件下氧化FeCl₂，写出离子方程式：
（3）FeCl₃在溶液中分三步水解：
Fe^3＋+H₂O Fe(OH)²⁺+H^＋    K₁       
Fe(OH)²⁺+H₂OFe(OH)₂⁺+H^＋    K₂
Fe(OH)⁺+H₂OFe(OH)₃+H^＋       K₃
以上水解反应的平衡常数K₁、K₂、K₃由大到小的顺序是    。
通过控制条件，以上水解产物聚合，生成聚合氧化铁，离子方程式为： xFe³⁺+yH₂OFe_x(OH)_y^(3x-y)++yH⁺
欲使平衡正向移动可采用的方法是（填序号）       。
a．降温      b．加水稀释       c．加入NH₄Cl       d．加入NaHCO₃
室温下，使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是    。
（4）天津某污水处理厂用氯化铁净化污水的结果如下图所示。

由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以Fe(mg·L^-1)表示]的最佳范围约为      mg·L^-1。

（1）乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法生产。
已知：甲醇脱水反应①2CH₃OH(g) ＝ CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)△H₁＝－23.9KJ·mol^－1
甲醇制烯烃反应②2CH₃OH(g) ＝ C₂H₄ (g)＋2H₂O(g)△H₂＝－29.1KJ·mol^－1
乙醇异构化反应③CH₃CH₂OH(g) ＝ CH₃OCH₃(g)) △H₃＝+50.7KJ·mol^－1
则乙烯气相直接水合反应C₂H₄ (g)＋H₂O(g)C₂H₅OH(g) △H＝               ；
（2）乙烯气相直接水合反应，在其他条件相同时，分别测得C₂H₄的平衡转化率在不同压强（P₁、P₂）下随温度变化的曲线如下图。结合曲线归纳平衡转化率-T曲线变化规律：

(a)                                 ；
(b)                                 ；
（3）若要进一步提高乙烯的转化率，可以采取的措施有         。
A．增大乙烯的浓度 
B．分离出乙醇 
C．加催化剂
（4）已知t℃时，反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO₂(g)的平衡常数K＝0.25。
①t℃时，反应达到平衡时n(CO)：n(CO₂)＝             。
②若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入x mol CO，t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%，求x的值。(写出计算步骤)

工业上用NH₃和CO₂反应合成尿素：
2NH₃（g）+ CO₂（g）CO(NH₂)₂（g）+ H₂O（g）   △H₁＝-536.1 kJ·mol^－1
（1）此反应的平衡常数表达式K＝          。升高温度，K值          （填增大、减小或不变）。
（2）其他条件不变，下列方法能同时提高化学反应速率和尿素产率的是          。

A．通入氦气	B．缩小体积
C．加入催化剂	D．除去体系中的水蒸气

（3）尿素可用于处理汽车尾气。CO(NH₂)₂（g）与尾气中NO反应生成CO₂、N₂、H₂O（g）排出。又知：4NH₃（g）+ 6NO（g）＝5N₂（g）+ 6H₂O（g）    △H₂＝-1806.4 kJ·mol^－1，写出CO(NH₂)₂（g）与NO反应的热化学方程式            。
某小组模拟工业合成尿素，探究起始反应物的氨碳比[n（NH₃）/n（CO₂）]对尿素合成的影响。在恒温下1L容器中，将总物质的量为3mol的NH₃和CO₂以不同的氨碳比进行反应，实验测得平衡体系中各组分的变化如图所示。回答问题：

（4）若a、b线分别表示NH₃或CO₂转化率的变化，其中表示NH₃转化率的是      （填a或b）线。
（5）若a、b线分别表示NH₃或CO₂转化率的变化，c线表示平衡体系中尿素体积分数的变化，求M点对应的y值（写出计算过程，结果精确到0.1）。

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

回答下列问题：
（1）“霾”是当今世界环境热点话题。目前宁夏境内空气质量恶化原因之一是机动车尾气和燃煤产生的烟气。NO和CO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如下反应：2NO（g）+ 2CO（g）2CO₂（g）+N₂（g）  △H=﹣a kJ·mol^-1（a>0）
在一定温度下，将2.0mol NO、2.4mol CO气体通入到固定容积为2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：

①0～15min N₂的平均速率v（N₂）=              ；NO的转化率为              。
②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件可能是           （选填序号）。
A．缩小容器体积     B．增加CO的量
C．降低温度         D．扩大容器体积
③其它条件不变，按以下选项充入起始物质，各物质体积分数仍然不变的是          。
A．4.0mol NO、4.8mol CO
B．1.0mol NO、1.2mol CO、1.0mol CO₂、0.5mol N₂
C．1.6mol NO、2.0mol CO、0.4mol CO₂、0.2mol N₂
D．0.4mol CO、2.0mol CO₂、1mol N₂
（2）实验室配制FeCl₃溶液时，将FeCl₃固体溶解在稀盐酸中，请结合离子方程式用平衡移动原理解释原因                    。
（3）“氯胺（NH₂Cl）消毒法”是在用液氯处理自来水的同时通入少量氨气，发生反应：Cl₂+NH₃=NH₂Cl+HCl。NH₂Cl能与水反应生成可以杀菌消毒的物质（元素化合价不变）。
①NH₂Cl与水反应的化学方程式是                      。
②在Cl₂+NH₃=NH₂Cl+HCl中，每消耗0.5mol Cl₂，转移电子____________mol。

（1）在酸性溶液中，碘酸钾（KIO₃）和亚硫酸钠可发生如下反应：
2IO₃^﹣+5SO₃^2﹣+2H⁺═I₂+5SO₄^2﹣+H₂O，生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率，某同学设计实验如表所示：

	0.01mol•L^﹣1 KIO3酸性溶液（含淀粉）的体积/mL	0.01mol•L^﹣1 Na2SO3溶液的体积/mL	H2O的体积 /mL	实验 温度 /℃	溶液出现蓝色时所需时间/s
实验1	5	V1	35	25
实验2	5	5	40	25
实验3	5	5	V2	0

该实验的目的是                ，表中V₁=              mL．
（2）可逆反应C（s）+H₂O（g）H₂（g）+CO（g），△H＞0达到平衡后，改变某一外界条件（不改变物质的量的条件下），反应速率v与时间t的关系如图．

①图中t₂到t₃段、t₄到t₆段时引起平衡移动的条件分别可能是               、                 ；
②图中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段时间是                     ．

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。

研究氮的氧化物、硫的氧化物、碳的氧化物等大气污染物的处理具有重要意义。
（1）汽车排气管内安装的催化转化器，可使尾气中主要污染物转化为无毒物质。下列说法能说明恒温恒容条件下的反应;2NO（g）+2CO（g）＝N₂（g）+2CO₂（g）△H="-746.5" kJ·mol^-1已达到化学平衡的是                     。
A．单位时间内消耗了2moINO的同时消耗的2moICO
B．CO与CO₂的物质的量浓度相等的状态
C．气体密度保持不变的状态
D．气体平均摩尔质量保持不变的状态
（2）NO₂与SO₂混合可发生反应：NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）。
将一定量的NO₂与SO₂置于绝热恒容密闭容器中发生上述反应，正反应速率随时间变化的趋势如图所示。由图（纵轴代表正反应速率）可知下列说法正确的是             （填字母）。

A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．△t₁=△t₂时，SO₂的消耗量：a～b段大于b～c段
（3）CO在实际中有以下应用：用Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO₂的混合气作为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电极反应式。
负极反应式：2CO+2CO₃^2-一4e^-＝4CO₂    正极反应式：                                。
（4）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol·L^-1的氯化铜溶液的装置示意图：

请回答：①甲烷燃料电池的负极反应式是                                          。
②当A中消耗0.15 mol氧气时，B中     极（填”a”或”b”）增重__  __g。

CO是现代化工生产的基础原料，下列有关问题都和CO的使用有关。
（1） 工业上可利用CO生产乙醇:
2CO（g）＋4H₂（g）CH₃CH₂OH（g）＋H₂O（g） ΔH₁
又已知：H₂O（l）="==" H₂O（g） ΔH₂
CO（g）＋H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g） ΔH₃
工业上也可利用CO₂（g）与H₂（g）为原料合成乙醇：
2CO₂（g）＋6H₂（g）CH₃CH₂OH（g）＋3H₂O（l） ΔH
则：ΔH与ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃之间的关系是：ΔH＝_______________________。
（2）一定条件下，H₂、CO在体积固定的密闭容器中发生如下反应：
4H₂（g）+2CO（g） CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），
下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据的有     。
A．2v（H₂）= v（CO）
B．CO的消耗速率等于CH₃OCH₃的生成速率
C．容器内的压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
E．混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
（3）工业可采用CO与H₂反应合成再生能源甲醇，反应如下:
CO（g）+ 2H₂（g）CH₃OH（g）
在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20mol H₂，
在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率（α）与温度（T）、压强（p）的关系如（图1）所示。

①合成甲醇的反应为__    （填“放热”或“吸热”）反应。
②A、B、C三点的平衡常数K_A、K_B、K_C的大小关系为___       。
③若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时容器的体积为               L。
④（图2）中虚线为该反应在使用催化剂条件下关于起始氢气与CO投料比和CO平衡转化率的关系图。当其条件完全相同时，用实线画出不使用催化剂情况下CO平衡转化率的示意图．

⑤CO的平衡转化率（α）与温度（T）、压强（p）的关系如（图3）所示，实际生产时条件控制在250 ℃、1．3×10⁴ kPa左右，选择此压强的理由是________。

甲醇（CH₃OH）和二甲醚（CH₃OCH₃）被称为21世纪的新型燃料，具有清洁、高效等优良的性能。
（1）CO₂可用于合成二甲醚（CH₃OCH₃）,有关反应的热化学方程式如下：
CO₂(g) + 3H₂(g) = CH₃OH(g) + H₂O(g) ΔH = -49.0kJ·mol^-1,
2CH₃OH(g) =CH₃OCH₃(g)+ H₂O(g)  ΔH =-23.5kJ·mol^-1,
则CO₂与H₂反应合成二甲醚的热化学方程式为                           。
（2）若反应2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g)+ H₂O(g)在某温度下的化学平衡常数为400，此温度下，在密闭容器中加入一定量甲醇，反应进行到某时刻，测得各物质的浓度如表所示：

物质	CH3OH(g)	CH3OCH3(g)	H2O(g)
浓度（mol·L^-1）	0.44	0.60	0.60

①写出该反应的平衡常数表达式：K=                。
②比较该时刻正、逆反应速率的大小：v（正）     v（逆）（填“>”、“<”或“=”）
③若加入甲醇后经 10 min 反应达到平衡，则平衡后c（CH₃OH）=           ，该时间内反应速率v（CH₃OCH₃）=             。
（3）工业上合成甲醇的反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH =-90.8kJ·mol^-1，若在温度相同、容积均为2L的3个容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时如下：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1molCO、2 mol H2	1 mol CH3OH	2 mol CO、4 mol H2
CH3OH的浓度（mol/L）	c1=0.25	c2	c3
反应的能量变化	放出Q1 kJ	吸收Q2 kJ	放出Q3 kJ
平衡常数	K1	K2	K3
反应物转化率	α1	α2	α3

①下列不能说明该反应在恒温恒容条件下已达化学平衡状态的是         。
A.  v_正（H₂）= 2v_逆（CH₃OH）  B. n(CO)﹕n(H₂)﹕n(CH₃OH)=1﹕2 : 1
C. 混合气体的密度不变       D. 混合气体的平均相对分子质量不变
E. 容器的压强不变
②下列说法正确的是         。
A. c₁= c₂      B. Q₁= Q₂     C. K₁= K₂      D. α₂+α₃ < 100%
③如图表示该反应的反应速率v和时间t的关系图：

各阶段的平衡常数如下表所示：

t2～t3	t4～t5	t5～t6	t7～t8
K4	K5	K6	K7

K₄、K₅、K₆、K₇之间的关系为          （填“>”、“<”或“=”）。反应物的转化率最大的一段时间是          。