高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

CO的应用和治理问题属于当今社会的热点问题。
（1）在实验室中以甲酸和浓硫酸混合加热制取CO，该反应的方程式是：__________；
（2）HCOOH的酸性略强于醋酸，是实验室制取CO的主要试剂，在0．1mol/L HCOOH溶液中，溶质分子和各种离子浓度由大到小的顺序为              。常温下，将0．2mol/L HCOOH和0．1mol/LNaOH溶液等体积混合，所得溶液的pH<7，说明HCOOH的电离程度________HCOONa的水解程度(填“大于”或“小于”)。该溶液中c(HCOOH)-c(OH^-) +c(H⁺)=______mol/L
（3）已知：硫的燃烧热为296 kJ/mol；一氧化碳燃烧热为283 kJ/mol。为防止镍系催化剂中毒，工业上常用SO₂除去原料气中少量CO，生成物为固体S和CO₂。该反应的热化学方程式为       。
（4）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，如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：
     
①0～6 min内，反应的平均速率v(COCl₂)=               ；
②若保持温度不变，在第8 min 加入体系中的三种物质各3mol，则平衡           移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不移动”）；
③在恒温恒压条件下，若将初始投料浓度变为c(Cl₂)＝amol/L、c(CO)＝bmol/L、c(COCl₂)＝cmol/L，（a、b、c都大于0）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，则a、b、c三种物质的关系是________
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”）

甲醇又称“木醇”，是无色有酒精气味易挥发的有毒液体。甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料，可用于制造甲醛和农药，并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。
（1）工业上可利用CO₂和H₂生产甲醇，方程式如下：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(l)＋H₂O (g)  △H＝Q₁kJ·mol^－1
又查资料得知：①CH₃OH(l)＋1/2 O₂(g)CO₂(g)＋2H₂(g)   △H＝Q₂kJ·mol^－1
②H₂O(g)=H₂O(l)  △H= Q₃kJ·mol^－1，则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为                。
（2）工业上可用CO和H₂O (g) 来合成CO₂和H₂，再利用⑴中反应原理合成甲醇。某温度下，将1molCO和1.5molH₂O充入10L固定密闭容器中进行化学反应：CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)  △H＞0,当反应进行到10min时达到平衡，此时测得H₂为0.6 mol。回答下列问题:
①0～10min内H₂O(g)的平均反应速率为                 。
②若想加快正反应速率的同时提高CO的转化率，可以采用的方法是          。
a.升高温度                   b.缩小容器的体积   
c.增大H₂O (g)的浓度           d.加入适当的催化剂
③若保持温度容积不变再向其中充入1molCO和0.5molH₂O(g)，重新达到化学平衡状态时,此时平衡混合气体中H₂的体积分数为          。
（3）甲醇燃料电池是符合绿色化学理念的新型燃料电池，下图是以甲醇燃料电池（甲池）为电源的电解装置。已知：A、B、C、D、E、F都是惰性电极，丙中为0.1 mol/L CuSO₄溶液 (假设反应前后溶液体积不变) ，当向甲池通入气体a和b时，D极附近呈红色。回答下列问题：

①a物质是      ,A电极的电极反应式为                  。
②乙装置中的总化学反应方程式为                        。
③当乙装置中C电极收集到224mL(标况下)气体时, 丙中溶液的pH＝      。

氮化铝(AlN)广泛应用于集成电路，其制备原理是将氧化铝与碳粉混合均匀，在持续流动的氮气流中加热至1750℃，发生如下反应：

（1）断开N2分子内的共价键要     热量（填“吸收”或“放出”）
（2）分析反应②对①、③平衡移动的影响     。
（3）Al₂O₃、C、N₂合成AlN的平衡常数表达式K＝           。
（4）用蒸馏法测定产品中AlN的含量，装置如下（加热及夹持装置略）：

①AlN与NaOH溶液反应产生NH₃的化学方程式是            。
②锥形瓶内吸收NH₃的离子方程式是            。
③检验NH₃是否完全蒸出的方法是：另取少量蒸馏出的溶液，     （将检验过程补充完整）。
④NH₃完全吸收后，向锥形瓶中加入指示剂，用浓度为c(（N aOH）mol/L的NaOH标准溶液滴定过量的H₂SO₄，终点时用去标准溶液的体积为。下面有关计算正确的是     。
A．样品中AlN的质量：
B．AlN的质量分数：
C．锥形瓶吸收NH₃的物质的量：

某温度时，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的量随时间的变化曲线如图所示：

（1）X的转化率是________；
（2）由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为______；
（3）反应从开始至2分钟末，用Z的浓度变化表示的平均反应速率为v(Z)＝________；
（4）当反应进行到第________min，该反应达到平衡。

CH₄和CO₂反应可以制造价值更高的化学产品。
（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L容器中通入6 mol CO₂、6 mol CH₄，发生反应：CO₂（g）＋CH₄（g）2CO（g）＋2H₂（g）。平衡体系中各组分的浓度为：

物 质	CH4	CO2	CO	H2
平衡浓度（mol·L^-1）	0.5	0.5	2.0	2.0

①此温度下,该反应的平衡常数K=__________________（注明单位）。
②已知：CH₄（g）＋2O₂（g）＝CO₂（g）＋2H₂O（g） △H₁＝a kJ·mol^－1
CO（g）＋H₂O （g）＝CO₂（g）＋H₂（g）  △H₂＝b kJ·mol^－1
2CO（g）＋O₂（g）＝2CO₂（g）       △H₃＝c kJ·mol^－1
反应CO₂（g）＋CH₄（g）2CO（g）＋2H₂（g）的△H=________kJ·mol^－1。
（2）用Cu₂Al₂O₄做催化剂，发生反应: CO₂+CH₄ CH₃COOH, 请回答:
①温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率如图。

250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是              。
②为提高上述反应CH₄的转化率，可采取的措施有             （写2种）。
③Cu₂Al₂O₄可溶解在稀硝酸中,被氧化的元素为     ，每消耗3mol Cu₂Al₂O₄时被还原的HNO₃为    mol。
（3）Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂,
①若寻找吸收CO₂的其他物质，下列建议合理的是             。
a．可在碱性氧化物中寻找
b．可在具有强氧化性的物质中寻找
c．可在ⅠA、ⅡA族元素的氧化物中寻找
②Li₄SiO ₄可用于吸收、释放CO₂, 原理是: 500℃时，CO₂与Li₄SiO₄接触生成Li₂CO₃；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO₂，Li₄SiO₄再生，该原理的化学方程式                              。

污染与环境保护已经成为现在我国最热门的一个课题，污染分为空气污染，水污染，土壤污染等。
⑴为了减少空气中SO₂的排放，常采取的措施有：
①将煤转化为清洁气体燃料。

写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
该反应的平衡常数表达式为K＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②洗涤含SO₂的烟气。以下物质可作洗涤剂的是＿＿＿＿＿＿＿＿(选填序号)。
a．Ca(OH)₂      b．CaCl₂      c．Na₂CO₃       d．NaHSO₃
⑵为了减少空气中的CO₂，目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用，捕碳剂常用(NH₄)₂CO₃，反应为：(NH₄)₂CO₃(aq)＋H₂O(l)＋CO₂(g)＝2NH₄HCO₃(aq)，ΔH₃
为研究温度对(NH₄)₂CO₃捕获CO₂效率的影响，在某温度T₁下，将一定量的(NH₄)₂CO₃溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO₂气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO₂气体的浓度。然后分别在温度为T₂、T₃、T₄、T₅下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO₂气体浓度，其关系如图，则：

①ΔH₃＿＿＿＿0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
②在T₄～T₅这个温度区间，容器内CO₂气体浓度变化趋势的可能原因有：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

氯气在298 K、100 kPa时，在1 L水中可溶解0.09 mol，实验测得溶于水的Cl₂约有三分之一与水反应。请回答下列问题：
（1）该反应的化学方程式为________________________________________________；
（2）估算该反应的平衡常数________________________________(列式计算)；
（3）在上述平衡体系中加入少量NaCl固体，平衡将向________移动；
（4）如果增大氯气的压强，氯气在水中的溶解度将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)，平衡将向________移动。
（5）已知：H₂CO₃ HCO₃^－+ H⁺ Ka₁(H₂CO₃) = 4.45×10^－7  
HCO₃^－CO₃^2－+ H⁺  Ka₂(H₂CO₃) = 5.61×10^－11
HClO H⁺+ ClO^－    Ka(HClO) = 2.95×10^－8
请依据以上碳酸和次氯酸的电离平衡常数，写出在下列条件下所发生反应的离子方程式：
将少量的氯气通入到过量的碳酸钠溶液中____________________________________；
（6）下图是金属镁和卤素反应的能量变化图（反应物和产物均为298K时的稳定状态）。则下列选项中正确的是               。

A．MgI2中Mg^2+与I^-间的作用力小于MgF2中Mg^2+与F^-间的作用力

B．Mg与X2的反应是放热反应

C．化合物的热稳定性顺序为MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2

D．MgF2(s)＋Br2(l)===MgBr2(s)＋F2(g) ΔH＝＋600 kJ·mol^－ 1

依上图数据写出 MgBr₂(s)与 Cl₂(g)反应的热化学方程式                       。

一氧化碳是一种用途广泛的化工基础原料。
（l）在高温下CO可将SO₂还原为单质硫。已知：
2CO(g)+O₂(g)2CO₂(g) △H₁＝－566.0kJ·mol^-1；
S(s)+O₂(g)SO₂(g) △H₂＝－296.0kJ·mol^-1；
请写出CO还原SO₂的热化学方程式______        。
（2）工业上用一氧化碳制取氢气的反应为：CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)，已知420℃时，该反应的化学平衡常数K=9。如果反应开始时，在2L的密闭容器中充入CO和H₂O的物质的量都是0.60mol，5min末达到平衡，则此时CO的转化率为____，H₂的平均生成速率为  mol·L^-1min^-1，其他条件不变时，升温至520℃，CO的转化率增大，该反应为____反应（填“吸热”或“放热”）；
（3）CO与H₂反应还可制备CH₃OH，CH₃OH可作为燃料使用，用CH₃OH和O₂组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图

电池总反应为：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，则c电极是    （填“正极”或“负极”），c电极的反应方程式为      。若用该电池电解精炼铜（杂质含有Ag和Fe），粗铜应该接此电源的____极（填“c”或“d”），反应过程中析出精铜64g，则上述CH₃OH燃料电池，消耗的O₂在标况下的体积为      L。

(8分)碳的化合物与人类生产、生活密切相关。
I．工业上先将煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H₂时，发生以下反应：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)
（1）向1L恒容密闭容器中充入CO(g)和H₂O(g)，t℃时测得部分数据如下表。

T/min	0	1	2	3	4
n(H2O)/mol	1	0.8	0.65	0.6	0.6
n(CO)/mol	0.8	0.6	0.45	0.4	0.4

则该温度下反应的平衡常数K=________。
（2）相同温度下，若向该容器中充入l molCO、x molH₂O(g)、y molCO₂、2 molH₂，此时v(正)=v(逆)，则x、y的关系式是________________。
II．在一恒温、恒容密闭容器中发生反应：Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)₄(g)，△H
则△H_____0，(填“＞”、“＜”)；缩小容器容积，平衡向_______(填“左”或“右”)移动，△H________(填“增大”、“减少”或“不变”，下同)，混合气体的密度_________。

（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___________。

可逆反应2NO₂2NO+O₂在体积不变的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是
①单位时间内生成n molO₂的同时生成2n mol NO₂
②单位时间内生成n molO₂的同时生成2n mol NO
③用NO₂、NO、O₂的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2 : 2 : 1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态     ⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A．①④⑥

B．②③⑤

C．①③④

D．①②③④⑤

在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)＋Y(g)  M(g)＋N(g)，所得实验数据如下表：

实验 编号	温度/℃	起始时物质的量/mol	平衡时物质的量/mol
n(X)	n(Y)	n(M)
①	700	0.40	0.10	0.090
②	800	0.10	0.40	0.080
③	800	0.20	0.30	a
④	900	0.10	0.15	b

下列说法正确的是
A．实验①中，若5 min时测得n(M)＝0.050 mol，则0至5 min时间内，用N表示的平均反应速率v(N)＝1.0×10^－2 mol·L^－1·min^－1
B．实验②中，该反应的平衡常数K＝2.0
C．实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%
D．实验④中，达到平衡时，b>0.060

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

研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。
（1） I₂O₅可使H₂S、CO、HCl等氧化,常用于定量测定CO的含量。已知:
2I₂(s)+5O₂(g)2I₂O₅(s) ΔH="-75.56" kJ·mol^-1
2CO(g)+O₂(g)2CO₂(g) ΔH="-566.0" kJ·mol^-1
写出CO(g)与I₂O₅(s)反应生成I₂(s)和CO₂(g)的热化学方程式:                    。
（2） 降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g) ΔH<0
①该反应的化学平衡常数表达式为K=                       。
②一定条件下,将体积比为1∶2的NO、CO气体置于恒容密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是             (填字母)。
a. 体系压强保持不变
b. 混合气体颜色保持不变
c. N₂和CO₂的体积比保持不变
d. 每生成1 mol N₂的同时生成2 mol NO
③若在一定温度下,将2 mol NO、1 mol CO充入1 L固定容积的容器中, 反应过程中各物质的浓度变化如下图所示。若保持温度不变,20 min时再向 容器中充入CO、N₂各0.6 mol,平衡将         (填“向左”、“向右”或“不”)移动。20 min时,若改变反应条件,导致N₂浓度发生如右图所示的变化,则改变的条件可能是          (填字母)。a. 加入催化剂     b. 降低温度  c. 增加CO₂的量

随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在485℃时，在体积为1 L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应合成甲醇：
（1）请完成CO₂和3mol H₂反应合成甲醇的热化学方程式：
CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋______(  )，△H＝－49.0kJ/mol
（2）测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H₂)＝ ___________mol/(L·min)。
②该反应的平衡常数表达式为__________________。
③据图中提供的数据计算在该温度下的K值。要有计算过程。（保留三位有效数字）
（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．容器中压强不变的状态                  B．混合气体中c（CO₂）不变的状态
C．V_逆(H₂O)="3" V_正(H₂)                    D．混合气体的密度保持不变的状态
E．用CO₂、H₂、CH₃OH的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为1：3：1的状态
F．混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
（4）下列措施中能使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的是___________。
A．升高温度                  B．充入He(g)，使体系压强增大
C．将H₂O(g)从体系中分离      D．再充入1mol CO₂和3mol H₂