高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

运用化学反应原理研究氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义。
（1）硫酸生产过程中2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)，平衡混合体系中SO₃的百分含量和温度的关系如图所示，根据下图回答下列问题：

①2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)的△H______0（填“>”或“<”）。
②一定条件下，将SO₂与O₂以体积比2:1置于一体积不变的密闭容器中发生以上反应，能说明该反应已达到平衡的是___________（填字母编号）。
a．体系的密度不发生变化
b．SO₂与SO₃的体积比保持不变
c．体系中硫元素的质量百分含量不再变化
d．单位时间内转移4 mol 电子，同时消耗2 mol SO₃
e．容器内的气体分子总数不再变化
（2）一定的条件下，合成氨反应为：N₂(g)+3H₂(g） 2NH₃(g)。图1表示在此反应过程中的能量的变化，图2表示在2L的密闭容器中反应时N₂的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。

①该反应的平衡常数表达式为        ，升高温度，平衡常数        （填“增大”或“减小”或“不变”）。
②由图2信息，计算0~10min内该反应的平均速率v(H₂)=       ，从11min起其它条件不变，压缩容器的体积为1L，则n(N₂)的变化曲线为        (填“a”或“b”或“c”或“d”)。
③图3 a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N₂的转化率最高的是     点，温度T₁     T₂（填“>”或“=”或“<”）
（3）若将等物质的量的SO₂与NH₃溶于水充分反应，所得溶液呈        性，所得溶液中c（H⁺）－ c（OH^－）=       （填写表达式）（已知：H₂SO₃：Ka₁=1.7×10^－2，Ka₂=6.0×10^－8，NH₃·H₂O：K_b=1.8×10^－5）。

工业上合成氨的反应：N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）ΔH＝－92．60 kJ·mol^－1。
（1）在绝热、容积固定的密闭容器中发生反应：N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g），下列说法能说明上述反应向正反应方向进行的是____________________（填序号）。
①单位时间内生成2n mol NH₃的同时生成3n mol H₂
②单位时间内生成6n mol N—H键的同时生成2n mol H—H键
③用N₂、H₂、NH₃的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1∶3∶2
④混合气体的平均摩尔质量增大
⑤容器内的气体密度不变
（2）已知合成氨反应在某温度下2 L的密闭容器中进行，测得如下数据：

根据表中数据计算：
①反应进行到2 h时放出的热量为_________________kJ。
②此温度下该反应的化学平衡常数K＝_________________（保留两位小数）。
③反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N₂、H₂和NH₃各1．00 mol，化学平衡将向________________方向移动（填“正反应”或“逆反应”或“不移动”）。
④有甲、乙两个完全相同的容器，向甲容器中加入1 mol N₂（g）和6mol H₂（g），在一定条件下达到平衡时的热效应（吸热或放热）为Q，在相同条件下向乙容器中加入2 mol NH₃（g）和3mol H₂（g），达到平衡时的热效应（放热或吸热）为4Q。则甲容器中H₂的转化率为________________。

在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO₂(g)＋H₂(g) CO(g)＋H₂O(g)，
其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：

t℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K ＝      。
（2）该反应为            反应（选填吸热、放热）。
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是            （多选扣分）。
A．容器中压强不变                 B．混合气体中c(CO)不变
C．υ_正(H₂)＝υ_逆(H₂O)             D．c(CO₂)＝c(CO)
（4）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO₂）·c（H₂）＝c（CO）·c（H₂O），试判断此时的温度为         ℃。

燃煤能排放大量的CO、CO₂、SO₂，PM_2．5（可入肺颗粒物）污染也跟冬季燃煤密切相关。SO₂、CO、CO₂也是对环境影响较大的气体，对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径。
（1）如图所示，利用电化学原理将SO₂转化为重要化工原料C

若A为SO₂，B为O₂，则负极的电极反应式为：________________________；
（2）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：CO₂＋3H₂CH₃OH＋H₂O
已知：CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）△H＝－a kJ·mol^－1；
2H₂（g）＋O₂（g）＝2H₂O（g）△H＝－b kJ·mol^－1；
H₂O（g）＝H₂O（l）△H＝－c kJ·mol^－1；
CH₃OH（g）＝CH₃OH（l）△H＝－d kJ·mol^－1，
则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：____________________________；
（3）光气 （COCl₂）是一种重要的化工原料，用于农药、医药、聚酯类材料的生产，工业上通过Cl₂（g）＋CO（g）COCl₂（g）制备。左图为此反应的反应速率随温度变化的曲线，右图为某次模拟实验研究过程中容器内各物质的浓度随时间变化的曲线。回答下列问题：

① 0~6 min内，反应的平均速率v（Cl₂）＝               ；
② 若保持温度不变，在第7 min 向体系中加入这三种物质各2 mol，则平衡           移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）；
③ 若将初始投料浓度变为c（Cl₂）＝0．7 mol/L、c（CO）＝0．5 mol/L、c（COCl₂）＝             mol/L，保持反  应温度不变，则最终达到化学平衡时，Cl₂的体积分数与上述第6 min时Cl₂的体积分数相同；
④ 随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是            ；（填“增大”、“减小”或“不变”）
⑤比较第8 min反应温度T（8）与第15 min反应温度T（15）的高低：T（8）______________T（15）（填“<”、“>”或“＝”）。

化学反应原理在合成氨工业及氨的性质研究中具有广泛的应用。
（1）工业生产硝酸的第一步反应是氨的催化氧化反应，已知下列3 个热化学方程式（K 为平衡常数）：

（2）工业合成氨所用的氢气主要来自天然气与水的反应，但这种原料气中往往混有一氧化碳杂质，工业生产中通过如下反应来除去原料气中的CO：CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+ H₂（g）ΔH<0。
①一定条件下，反应达到平衡后，欲提高CO 的转化率，可采取的措施有              、            。
②在容积为2 L 的密闭容器中发生上述反应，其中c（CO）随反应时间（t）的变化如图甲中曲线Ⅰ，如果在t₀时刻将容器容积扩大至4 L，请在图甲中画出t₀时刻后c（CO）随反应时间（t）的变化曲线。
 
（3）氨气的重要用途是合成尿素，一定条件下，NH₃和CO₂ 合成尿素的反应为。当加料比例n（NH₃）/n（CO₂）="4" 时，CO₂的转化率随反应时间（t）的变化如图乙所示，a 点v 逆（CO₂）               b 点v 正（CO₂）（填“>”、“<”或“=”），NH₃的平衡转化率为                        。
（4）硫酸工业生产过程中产生的尾气可用氨水吸收，生成的（NH₄）2SO₃再与硫酸反应，将生成的SO₂返回车间作生产硫酸的原料，而生成的（NH₄）₂SO₄可作肥料。常温下，0．1mol·L^-1（NH₄）₂SO₄溶液中各离子浓度由大到小的顺序是                      ；
若某工厂中使用的是室温下0．1 mol·L^-1的氨水，那么该氨水的pH=                    。
（已知

钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率，减少环境污染。

请回答下列问题：
（1）Fe位于元素周期表中第________________周期，第_______________族。
（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式                     。
（3）制备TiO₂的方法之一是利用TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，再经焙烧制得。水解时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因：
（4）反应后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于                  ℃即可。

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	－25．0	648．8	714	1667
沸点/℃	136．4	1090	1412	3287

 
（5）用氧化还原滴定法测定TiO₂的质量分数：一定条件下，将TiO₂溶解并还原为Ti³⁺，再以KSCN溶液作指示剂，用NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。滴定分析时，称取TiO₂（摩尔质量为M g/mol）试样w g，消耗c mol/L NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液V mL，则TiO₂质量分数为___________________。（用代数式表示）
（6）由CO和H₂合成甲醇的方程式是：CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）。若不考虑生产过程中物质的任何损失，上述产业链中每合成6mol甲醇，至少需额外补充H₂                mol。

二甲醚具有优良的燃烧性能，被称为21世纪的“清洁能源”，以下为其中一种合成二甲醚的方法：在一定温度、压强和催化剂作用下，在同一反应器中进行如下反应：
①CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g） ＋H₂O（g）    △H₁＝－49.1 kJ·mol^－1
②2CH₃OH（g）CH₃OCH₃（g）＋H₂O（g）         △H₂＝－24.5 kJ·mol^－1
③CO₂（g）＋H₂（g） CO(g)＋H₂O（g）           △H₃＝+ 41.2 kJ·mol^－1
（1）写出CO₂（g）加H₂（g）转化为CH₃OCH₃（g）和H₂O（g）的热化学方程式是       。
（2）一定条件下，原料气中n（H₂）/n（CO₂）比值和温度对CO₂转化率影响的实验数据如下图。

①温度为T₁ K时，在1 L反应容器中投入2mol CO₂ 和8mol H₂进行反应，试计算达到平衡时CO₂的浓度为                       。
②结合数据图，归纳CO₂平衡转化率受外界条件影响的变化规律：
a                                                                        。
b                                                                        。
（3）为研究初始投料比与二甲醚产率关系，在一定温度和压强下，投入一定物质的量的H₂、CO、CO₂进行试验，实验发现二甲醚的平衡产率随原料气中n（CO）/〔n（CO）+n（CO₂）〕比值增大而增大，试分析其原因                。
（4）下图是科学家现正研发的，以实现反应①在常温常压下进行的装置。

写出甲槽的电极反应                                     。

在2014年国家科学技术奖励大会上，甲醇制取低碳烯烃技术(DMTO)获国家技术发明奖一等奖。DMTO主要包括煤的气化、液化、烯烃化三个阶段。
（1）煤的气化：用化学方程式表示出煤的气化的主要反应________________________：
（2）煤的液化：下表中有些反应是煤液化过程中的反应:

①a__________0（填“>”、“<”、“=”），c与a、b之间的定量关系为__________。
②K₃=__________，若反应③是在容积为2 L的密闭容器巾进行(500℃)的，测得某一时刻体系内物质的量分别为6 mol、2 mol、10 mol、10 mol，则此时CH₃OH的生成速率(填“>”、“<”、“=”) CH₃OH的消耗速率。
（3）烯烃化阶段：如图l是某工厂烯烃化阶段产物中乙烯、丙烯的选择性与温度、压强之间的关系（选择性：指生成某物质的百分比，图中I、Ⅱ表示乙烯，Ⅲ表示丙烯）。

①为尽可能多地获得乙烯，控制的生产条件为__________。
②一定温度下某密闭容器中存在反应, 。在压强为P₁时，产物水的物质的量与时间的关系如图2所示，若t₀时刻，测得甲醇的体积分数为10%，此时甲醇乙烯化的转化率为_________（保留三位有效数字），若在t₁时刻将容器容积快速扩大到原来的2倍，请在图中绘制出此变化发生后至反应达到新平衡时水的物质的量与时问的关系图。

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                  。

下列各表述与示意图一致的是

A．图①表示室温时，用0.1 mol.L^-1盐酸滴定0.1 mol·L^-1NaOH溶液过程中的pH变化

B．T℃时，反应2NO2（g）N2O4（g）达到平衡时NO2的体积分数φ（NO2）随压强P的变化如图②所示，则A点的颜色深，B点的颜色浅

C．图③表示向绝热恒容密闭容器中通入A2和B2，一定条件下使反应 2A2（g）＋B2（g）2C（g）达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图。由图可得出的结论是：反应物的总能量低于生成物的总量

D．图④在恒温恒容的密闭容器中，气体M存在如下关系xM（g）Mx（g），t1时刻，保持温度不变，再充入1 mol M，重新达到平衡时将增大

（Ⅰ）.A、B、C、D、E、F是六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中C、F分别是同一主族元素，A、F两种元素的原子核中质子数之和比C、D两种元素原子核中质子数之和少2，F元素的最外层电子数是次外层电子数的0.75倍。又知B元素的最外层电子数是内层电子数的2倍，E元素的最外层电子数等于其电子层数。请回答：
（1）1 mol由E、F二种元素组成的化合物跟由A、C、D三种元素组成的化合物反应生成两种盐和水，完全反应后消耗后者的物质的量为                     。
（2）A、C、F间可以形成甲、乙两种负一价双原子阴离子，甲有18个电子，乙有10个电子，则甲与乙反应的离子方程式为                   ；
（3）科学研究证明：化学反应热只与始终态有关，与过程无关。单质B的燃烧热为a kJ/mol。由B、C二种元素组成的化合物BC 14g完全燃烧放出热量b kJ，写出单质B和单质C反应生成BC的热化学方程式：                      ；
（4）工业上在高温的条件下，可以用A₂C与BC反应制取单质A₂。在等体积的I、II两个密闭容器中分别充入1 molA₂C和1mol BC、2 mol A₂C和2 mol BC。一定条件下，充分反应后分别达到平衡（两容器温度相等）。下列说法正确的是                      。
A．达到平衡所需要的时间：I>II
B．达到平衡后A₂C的转化率：I=II
C．达到平衡后BC的物质的量：I>II
D．达到平衡后A₂的体积分数：I<II
（5）用B元素的单质与E元素的单质可以制成电极浸入由A、C、D三种元素组成化合物的溶液中构成电池，则电池负极反应式为                  。
（Ⅱ）.A、B、C、D、E、F是短周期元素组成的中学常见的物质，他们的转化关系如图所示（部分反应条件略去）：
（1）若所有转化都是非氧化还原反应，B、D、E含有同种金属元素，F为强碱（部分产物略去），则B+D→E的离子方程式为            ，C为同周期元素构成的1:1型化合物，则C的电子式为              。

（2）若A、D、F为单质，B、C、E为化合物，B为两种非金属元素所组成的化合物，则E的化学式为       。A+B→C+D的化学方程式为                    。

氨气是重要化工产品之一。传统的工业合成氨技术的反应原理是：
N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol。在500 ℃、20 MPa时，将N₂、H₂置于一固定容积的密闭容器中反应，反应过程中各种物质的量变化如图所示，回答下列问题：

（1）计算反应在第一次平衡时的平衡常数K＝      。(保留二位小数)
（2）由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是      ，采取的措施是      。
（3）45 min时刻改变的条件是      。
（4）产物NH₃在5～10 min、25～30min和45～50 min时平均反应速率从大到小的排列次序为      （平均反应速率分别以v₁、v₂、v₃表示）。
（5）随着条件的改变，达到三次平衡时H₂的转化率也发生[了变化，如分别以α₁、α₂、α₃表示，其中最小的是      。
（6）请在图中用实线表示25～45、45～60min 两阶段化学平衡常数K的变化图像。

一定温度下，在恒容密闭容器中充入2molNO₂与1molO₂发生反应如下：
4NO₂(g)+O₂(g)  2N₂O₅(g)
（1）已知平衡常数K_350℃＜K_300℃，则该反应是_________反应（填“吸热”或“放热”）；常温下，该反应能逆向自发进行，原因是_______________________。
（2）下列有关该反应的说法正确的是___________。
A．扩大容器体积，平衡向逆反应方向移动，混合气体颜色变深
B．恒温恒容下，再充入2molNO₂和1molO₂，再次达到平衡时NO₂转化率增大
C．恒温恒容下，当容器内的密度不再改变，则反应达到平衡状态
D．若该反应的平衡常数增大，则一定是降低了温度
（3）氮的化合物种类较多，如NH₃、NO、NO₂、HNO₃、硝酸盐等。
①亚硝酸是一种弱酸，能证明亚硝酸是弱电解质的是__________。
A．常温下，亚硝酸钠溶液的pH＞7
B．亚硝酸能和NaOH发生中和反应
C．用亚硝酸溶液做导电性实验，灯泡很暗
D．常温下，将pH=3的亚硝酸溶液稀释10倍 ，pH＜4
②根据酸碱质子理论，凡是能给出质子的分子或离子都是酸，凡是能结合质子的分子或离子都是碱。按照这个理论，下列微粒属于两性物质的是___________。
a．H₂O    b．NO₂^－   c．H₂NCH₂COOH    d．H₂PO₄^－    e．H₂S
③氮同主族磷元素形成的Na₂HPO₄溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl₂溶液，溶液则显酸性，其原因是___________________________________________(用离子方程式表示)。
（4）X、Y、Z、W分别是HNO₃、NH₄NO₃、NaOH、NaNO₂四种强电解质中的一种。下表是常温下浓度均为0.01 mol·L^-1的X、Y、Z、W溶液的pH。

0.01mol·L^-1的溶液	X	Y	Z	W
pH	12	2	8.5	4.5

将X、Y、Z各1mol同时溶于水中制得混合溶液，则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为 ________________________________________________。
（5）N₂O₅是一种新型绿色硝化剂,其制备可以用硼氢化钠燃料电池作电源,采用电解法制备得到N₂O₅，工作原理如图。则硼氢化钠燃料电池的负极反应式为 ______________________________。

在一密闭容器中有如下反应：aX（g）＋bY（g）nW（g）；ΔH ，某化学兴趣小组的同学根据此反应在不同条件下的实验数据，作出了如下曲线图：

其中，ω(W)表示W在反应混合物中的体积分数，t表示反应时间。当其它条件不变时，下列分析正确的是

A．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且p2＞p1，a＋b>n

B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且p1＞p2，n＜a＋b

C．图Ⅱ可能是在同温同压下催化剂对反应的影响，且1使用的催化剂效果好

D．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T1＞T2，ΔH＜0

锰的化合物是优良的催化剂，可用于干电池原料生产等。
（1）锌锰干电池的反应为2MnO₂ +Zn+2NH₄Cl ="2" MnO(OH) +Zn(NH₃)₂Cl₂，MnO(OH)中锰元素的化合价为____。
（2）向废电池还原后的废液（含有Mn²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺等）中逐滴滴加Na₂S溶液，最先生成的沉淀为   （填化学式）。[已知K_sp(MnS)=1.4×10-^{1 5}，K_sp(ZnS)=2.9×10 ^-25，K_sp(FeS)=6．0×10^-18]
（3） Mn²⁺催化H₂O₂分解：2H₂O₂(l)=2H₂O(l)+O₂(g)  △H₁，其反应机理如下：

①已知反应Ⅱ为MnO₂(s)+H₂O₂（1） +2H⁺( aq)=Mn²⁺(aq) +O₂(g)+2H₂O（1）  △H₂。写出反应I的热化学方程式（焓变用△H₁和△H₂表示）：               。
②某温度时，向10 mL0.4 mol．L^-1 H₂O₂液中滴入1滴MnSO₄发生分解：2H₂O₂ =2H₂O+O₂，测得不同时刻生成O₂的体积(已折算为标准状况下的体积)如下表：

0～2 min时反应速率比2～4 min时的快，其原因是_________；
0～6 min的平均反应速率v(H₂O₂)=                  （忽略溶液体积的变化）。
（4）锰基催化剂是合成甲醇、二甲醚的催化剂。已知：

①反应I的正反应是            （填“放热”或“吸热”）反应。
②反应Ⅱ的平衡常数表达式为                        。