高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

NH₃能被O₂氧化生成NO，进而氧化成NO₂，用来制造硝酸；将NO₂(g)转化为N₂O₄(l)，再制备浓硝酸。
（1）2NO(g)+ O₂(g) 2NO₂(g)。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率的不同压强（P₁、P₂）下随温度变化的曲线如图。

①P₁______(填“>”或“<”)P₂
②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是____________。
（2）已2NO₂(g)N₂O₄(g)  △H₁<0 
2NO₂(g)N₂O₄(l)  △H₂<0
下列能量变化示意图中，正确的是_______(填序号)

（3）50℃时在容积为1.0L的密闭容器中，通入一定量的N₂O₄，发生反应N₂O₄(g) 2NO₂(g)，随着反应的进行，混合气体的颜色变深。达到平衡后，改变反应 温度T，10s后又达到平衡，这段时间内，c(N₂O₄)以0.0020mol/(L·s)的平均速率降低。
①50℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0～60s 时段，反应速率v(NO₂)为_________mol/(L·s)。

②T______(填“>”或“<”) 50℃。
③计算温度T时该反应的平衡常数K（写出计算过程）。
（4）科学家正在开发以氨代替氢气的新型燃料电池有许多优点；制氨工业基础好、技术成熟、成本低、储运方便等。直接供氨式碱性（KOH）燃料电池的总反应为：4NH₃+3O₂==2N₂+6H₂O，氨气应通入_______(填“正极”或“负极”)室，正极反应式为_____________________________

黄铁矿（主要成分为FeS₂）是工业制取硫酸的重要原料，其煅烧产物为SO₂和Fe₃O₄。
（1）将0.5molSO₂(g)和0.48molO₂(g)放入容积为1L的密闭容器中，反应： 2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)在一定条件下达到平衡，测得c(SO₃)=0.48mol/L。则该条件下SO₂的平衡转化率为          。
（2）若锻烧12gFeS₂产生的SO₂全部转化为SO₃气体时放出19.66kJ热量，产生的SO₃与水全部化合生成H₂SO₄，放出26.06kJ热量，写出SO₃气体转化为H₂SO₄的热化学方程式：                              。
（3）将黄铁矿的煅烧产物Fe₃O₄溶于稀H₂SO₄后，加入铁粉，可制备FeSO₄。酸溶过程中需保持溶液足够酸性，其目的是                                                          。
（4）从吸收塔排出的尾气中SO₂先用足量氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO₂和铵盐，写出有关反应的化学方程式：                             、                         。
SO₂既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于海水提溴过程中吸收潮湿空气中的Br₂，则SO₂吸收Br₂的离子方程式是                                   。

随着世界粮食需求量的增长，农业对化学肥料的需求量越来越大，其中氮肥是需求量最大的一种化肥。而氨的合成为氮肥的生产工业奠定了基础，其原理为：N₂＋3H₂2NH₃
（1）在N₂＋3H₂2NH₃的反应中，一段时间后，NH₃的浓度增加了0.9 mol·L^－1。用N₂表示其反应速率为0.15 mol·L^－1·s^－1，则所经过的时间为         ；
A．2 s          B．3 s         C．4 s          D．6 s
（2）下列4个数据是在不同条件下测得的合成氨反应的速率，其中反应最快的是         ；
A．v(H₂)＝0.1 mol·L^－1·min^－1          B．v(N₂)＝0.1 mol·L^－1·min^－1
C．v(NH₃)＝0.15 mol·L^－1·min^－1        D．v(N₂)＝0.002mol·L^－1·min^－1
（3）在一个绝热、容积不变的密闭容器中发生可逆反应：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  △H＜0。下列各项能说明该反应已经达到平衡状态的是            。
A．容器内气体密度保持不变                    
B．容器内温度不再变化
C．断裂3 mol H-H键的同时，断裂6 mol N—H键
D．反应消耗N₂、H₂与产生NH₃的速率之比1︰3︰2

某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH₂COONH₄)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH₂COONH₄(s)2NH₃(g)＋CO₂(g)
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

温度/℃	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡总压强/kPa	5.7	8.3	12.0	17.1	24.0
平衡气体总浓 度/mol·L^－1	2.4×10^－3	3.4×10^－3	4.8×10^－3	6.8×10^－3	9.4×10^－3

①可以判断该分解反应已经达到平衡的是_______________ 。
A．2v(NH₃)＝v(CO₂)
B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据，列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数：________。
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0 ℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量_________________ (填“增加”，“减少”或“不变”)。
④氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH_______________0(填“＞”、“＝”或“＜”)，熵变ΔS________________0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
（2）已知：NH₂COONH₄＋2H₂ONH₄HCO₃＋NH₃·H₂O
该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c(NH₂COO^－)随时间的变化趋势如下图所示。

⑤计算25.0 ℃时，0～6 min氨基甲酸铵水解反应的平均速率：________。
⑥根据图中信息，如何说明该水解反应速率随温度升高而增大：______________ _______________________________。

、资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业产品。（1）有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO₂，相关热化学方程式如下：
6 FeO(s)+CO₂(g)=2Fe₃O₄(s)+C(s)△H=" -76.0" kJ·mol^一1
①上述反应中每生成1 mol Fe₃O₄，转移电子的物质的量为_______mol。
②已知：C(s)+2H₂O(g)=CO₂ (g)+2H₂(g) △H="+113.4" kJ·mol^一1，则反应：
3 FeO(s)+ H₂O (g)= Fe₃O₄ (s)+ H₂ (g)的△H=__________。
（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：CO₂(g)+4 H₂(g) CH₄(g)+2H₂O(g)
向一容积为2 L的恒容密闭容器中充人一定量的CO₂和H₂， 在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO₂ 0.2 mol·L^一1，H₂ 0.8 mol·L^一1，CH₄0.8 mol·L^一1，H₂O1.6 mol·L^一1。则300℃时上述反应的平衡常数K=____________。200℃时该反应的平衡常数K=64.8，则该反应的△H_____(填“>’’或“<”)0。
（3）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO₂零排放，其基本原理如图所示：

①上述生产过程的能量转化方式是_____________。
a、电能转化为化学能         b、太阳能转化为电能
c、太阳能转化为化学能      d、化学能转化为电能
②上述电解反应在温度小于 900℃时进行，碳酸钙先分解为CaO和CO₂，电解质为熔融碳酸钠，阴极反应式为3CO₂＋4e^－=C＋2CO₃^2-，则阳极的电极反应式为__________________           _。

(12分)数十年来，化学工作者对碳的氧化物做了广泛深入的研究并取得了一些重要成果。
已知：C(s)＋O₂(g)＝CO₂(g)；ΔH＝－393 kJ·mol^－1
2CO (g)＋O₂(g)＝2CO₂(g)；ΔH＝－566 kJ·mol^－1
2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(g)；ΔH＝－484 kJ·mol^－1
（1）工业上常采用将水蒸气喷到灼热的炭层上实现煤的气化（制得CO、H₂），该反应的热化学方程式是                                         。
（2）上述煤气化过程中需向炭层交替喷入空气和水蒸气，喷入空气的目的是                     。
（3）CO常用于工业冶炼金属，下图是在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中lg[c(CO)/c(CO₂)]与温度(t)的关系曲线图。

下列说法正确的是          。
A．工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触的时间，减少尾气中CO的含量
B．CO不适宜用于工业冶炼金属铬（Cr）
C．工业冶炼金属铜（Cu）时较低的温度有利于提高CO的利用率
D．CO还原PbO₂的反应ΔH＞0
（4）某二元弱酸（简写为H₂A）溶液，按下式发生一级和二级电离：H₂A H^＋＋HA^－，HA^－ H^＋＋A^2－。已知相同浓度时的电离程度H₂A＞HA^－，设有下列四种溶液：
A．0.01mol/L的H₂A溶液；
B．0.01mol/L的NaHA溶液；
C．0.02mol/L的HCl与0.04mol/L的NaHA溶液等体积混合液；
D．0.02mol/L的NaOH与0．02 mol/L的NaHA溶液等体积混合液。
据此，填写下列空白（填代号）
（1）c(H^＋)最大的是           ，最小的是            ；
（2）c(H₂A)最大的是           ，最小的是            ；
（3）c(A^2－)最大的是           ，最小的是            。

二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放。
（1）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 molCO₂和3mol H₂，发生的反应为：CO₂(g)＋3H₂(g)  ⇌CH₃OH(g)＋H₂O(g)，△H＝－a kJ·mol^－1（a＞0）， 测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是________。（选填编号）
A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
B．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4molH₂O
D．该体系中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1:1，且保持不变
②计算该温度下此反应的平衡常数K＝_________。（保留两位有效数字）。若改变条件        （填选项），可使K＝1。
A．增大压强  
B．增大反应物浓度  
C．降低温度 
D．升高温度  
E．加入催化剂
（2）某甲醇燃料电池原理如图1所示。

①M区发生反应的电极反应式为_______________________________。
②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），则该电解的总反应离子方程式为：                                     。假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为______________（忽略溶液体积变化）。
（3）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：
已知：①CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)   △H＝－a kJ·mol^－1；
②CH₃OH(g)＝CH₃OH(l)                  △H＝－b kJ·mol^－1；
③2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(g)               △H＝－c kJ·mol^－1；
④H₂O(g)＝H₂O(l)                       △H＝－d kJ·mol^－1，
则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：_____________________________

某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应[A(g)+xB(g)2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如下图所示。下列说法中正确的是

A．30min时降低温度，40min时升高温度

B．反应方程式中的x=1，正反应为吸热反应

C．8min前A的平均反应速率为0.08mol/（L•min）

D．30min～40min间该反应使用了催化剂

反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)在容积不变的密闭容器中达平衡，且起始时A和B的物质的量之比为a:b，则：
（1）平衡时，A、B转化率之比是_________。
（2）若同等倍数地增大A、B的物质的量浓度，使A与B转化率同时增大，(a+b)与(c+d)所满足的关系是___________。
（3）若a="2" b="1" c="3" d=2在甲、乙、丙、丁4个容器中A的物质的量依次是2mol、1mol、2mol、1mol，B物质的量依次是1mol、1mol、2mol、2mol，C、D物质的量均为0，则在同条件下达平衡时B的转化率由大→小顺序_________，A的转化率由大→小顺序__________。

火力发电厂释放出大量氮氧化合物（NOx）、SO₂和CO₂等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
（1）脱硝。利用甲烷催化还原NO_x：
CH₄(g）＋ 4NO₂(g）＝4NO(g）＋ CO₂(g）＋ 2H₂O(g） △H₁＝－574 kJ/mol
CH₄(g）＋ 4NO(g）＝2N₂(g）＋ CO₂(g）＋ 2H₂O(g） △H₂＝－1160 kJ/mol
甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为            。
（2）脱碳。将CO₂转化为甲醇：CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g）  △H₃
       
①在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂进行上述反应。测得CO₂和CH₃OH(g)浓度随时间变化如图1所示。回答：0～10 min内，氢气的平均反应速率为    mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO₂(g)和1 mol H₂O(g)，则平衡         （填“正向”、“逆向”或“不”）移动。
②如图2，25℃时以甲醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸）为电源来电解300mL 某NaCl溶液，正极反应式为       。在电解一段时间后，NaCl溶液的pH值变为13（假设NaCl溶液的体积不变），则理论上消耗甲醇的物质的量为      mol。
③取五份等体积的CO₂和H₂的混合气体（物质的量之比均为1∶3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH₃OH）与反应温度T的关系曲线如图3所示，则上述CO₂转化为甲醇的反应的△H₃     0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（3）脱硫。燃煤废气经脱硝、脱碳后，与一定量氨气、空气反应，生成硫酸铵。硫酸铵水溶液呈酸性的原因是       (用离子方程式表示)；室温时，向(NH₄)₂SO₄,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性，则所得溶液中微粒浓度大小关系c(Na^＋）      c(NH₃·H₂O)。（填“＞”、“＜”或“＝”）

（1）在2L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g），在其他条件不变的情况下，探究温度对反应的影响，
实验结果如图1所示（注：T₂＞T₁，均大于300℃）．
①温度为T₂时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均反应速率为               ．
②通过分析图1，温度对反应CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）的影响可以概括为                         ．

③下列情形能说明上述反应已达到平衡状态的是         （填字母）．

A．体系压强保持不变

B．密闭容器中CO2、H2、CH3OH（g）、H2O（g）4种气体共存

C．CH3OH与H2物质的量之比为1：3

D．每消耗1mol CO2的同时生成3mol H2

④已知H₂（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为﹣285.8kJ·mol^﹣1和﹣726.5kJ·mol^﹣1，写出由CO₂和H₂生成液态甲醇和液态水的热化学方程式：                      ．
（2）在容积可变的密闭容器中，由CO和H₂合成甲醇CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g），CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图2所示．
①该反应的平衡常数表达式K=，250℃、0.5×10⁴ kPa下的平衡常数            （填“＞”、“＜”或“=”）300℃、1.5×10⁴ kPa下的平衡常数．
②实际生产中，该反应条件控制在250℃、1.3×10⁴ kPa左右，选择此压强而不选择更高压强的理由是                             ．

NH₃及其盐都是重要的化工原料。
（1）用NH₄Cl和Ca(OH)₂制备NH₃，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为         、         、        （填字母）。

（2）恒定温度下在特制的密闭真空容器中充入2molNH₃、1molCO₂，发生反应制备氨基甲酸铵 2NH₃(g)＋CO₂(g)  NH₂COONH₄(s)(假设固体试样体积忽略不计)。若容器体积不变，可以判断该反应已经达到化学平衡的是         （填字母）。
A．υ(NH₃)= 2υ(CO₂)
B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
上述反应达到平衡后，若在恒温下压缩容器体积，重新达平衡后混合气体中NH₃的体积分数             （填“增加”、“减小”或“不变”）。
（3）铵盐在水溶液中建立如下水解平衡：NH₄Cl+H₂ONH₃·H₂O+HCl，研究表明，浓度、温度、pH均对铵盐水解程度(即上述反应中中NH₄Cl的转化率)产生影响。某兴趣小组探究某一种因素对溶液中NH₄Cl水解程度的影响。
试剂与仪器：固体NH₄Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽(可控制温度)。
设计实验方案，pH为拟测定的数据，表中V(溶液)表示所配制NH₄Cl溶液的体积。

物理量 实验序号	V(溶液)/mL	NH4Cl /g	温度/℃	pH	…
1	100	m	T1		…
2	100	m	T2		…
3	100	2m	T2		…

 
请分析，实验1、2的目的是探究               对溶液中NH₄Cl水解程度的影响，实验2、3的目的是探究              对溶液中NH₄Cl水解程度的影响。

(11分)已知某气体反应的平衡常数可表示为K=，该反应在不同温度下的平衡常数：400℃，K=32；500℃，K=44．
请回答下列问题：
（1）写出上述反应的化学方程式______________________________．
（2）该反应的正反应是__________反应（填“放热”或者“吸热”），
（3）已知在密闭容器中，测得某时刻各组分的浓度如下：

①此时系统温度400℃，比较正、逆反应速率的大小：v_正__________v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若以甲醇百分含量为纵坐标，以温度为横坐标，此时反应点在图象的位置是图中___________点．比较图中B、D两点所对应的正反应速率B__________D（填“＞”、“＜”或 “=”）．理由是__________．

（4）一定条件下要提高反应物的转化率，可以采用的措施是__________
a．升高温度  b．加入催化剂  c．压缩容器的体积
d．增加水蒸气的浓度  e．及时分离出产物

二甲醚（CH₃OCH₃）和甲醇（CH₃OH）被称为21世纪的新型燃料．以CH₄和H₂O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下：

请填空：
（1）一定条件下，反应室1中发生反应CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H＞0．其它条件不变，只降低温度，逆反应速率将                       （填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）图1中反应室3（容积可变的密闭容器）中0.2mol CO与0.4mol H₂在催化剂作用下发生可逆反应生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g），CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示，则：

①P₁                 P₂（填“＜”、“＞”或“=”）．
②在压强P₁下，100℃时反应达到化学平衡，反应室3的容积变为2L，此时CO平衡常为                 ， 若温度不变，再加入1.0mol CO后重新达到平衡，CO的平衡转化率         （填“增大”、“不变”或“减小”）．
③保持容积为2L不变，温度100℃不变，向反应室3中再通入0.2mol CO与0.4mol H₂，CO的平衡转化率      （填“增大”、“不变”或“减小”）．

尿素是蛋白质代谢的产物，也是重要的化学肥料。工业合成尿素反应如下：

（1）在一个真空恒容密闭容器中充入CO₂和NH₃发生上述反应合成尿素，恒定温度下混合气体中的氨气含量如图所示。

①A点的正反应速率v正(CO₂)_______B点的逆反应速率v逆(CO₂)(填“＞”、“＜”或“＝”)；
氨气的平衡转化率为________________________。
②关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是________________

A．分离出少量的尿素，反应物的转化率将增大

B．平衡时再充入一定量NH3 (g)，CO2的转化率增大

C．NH3的转化率始终等于CO2的转化率

D．加入有效的催化剂能够提高尿素的产率

（2）合成尿素的反应在进行时分为如下两步：
第一步：2NH₃(l)＋CO₂(g)H₂NCOONH₄(l) (氨基甲酸铵) △H₁
第二步：H₂NCOONH₄(l)H₂O(l)＋H₂NCONH₂(l) △H₂
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图Ⅰ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)＝_________ 。
③第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图Ⅱ所示，则△H₂ ________0（填“＞”“＜”或“＝”）
④第一步反应的△S ________0（填“＞”、“＜”或，“＝”），在________（填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行。
（3）氨基甲酸铵极易水解成碳酸铵，酸性条件水解更彻底。将氨基甲酸铵粉末逐渐加入1L0.1mol/L的盐酸溶液中直到pH=7(室温下，忽略溶液体积变化)，共用去0.052mol氨基甲酸铵，此时溶液中几乎不含碳元素。此时溶液中c(NH₄⁺)= _____________________；NH₄⁺水解平衡常数值为______________。