高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

（1）甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
① CH₄(g)+H₂O(g)＝CO(g) + 3H₂(g)  △H ＝+206.0 kJ·mol^－1
② CO(g)+2H₂(g)＝CH₃OH (g)        △H＝－129.0 kJ·mol^－1
CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的△H＝          。
（2）将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O ( g )通入容积为10 L的反应器，在一定条件下发生反应①，测得在一定压强下CH₄的转化率与温度的关系如图。

假设100℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H₂表示该反应的平均反应速率为    mol·L^-1·min^-1。
（3）在某温度和压强下，将一定量 CO与H₂充入密闭容器发生反应②生成甲醇，平衡后压缩容器体积至原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是     (填序号)：

A．c ( H2 )减少；

B．平衡常数K增大；

C．CH3OH 的物质的量增加；

D．正反应速率加快，逆反应速率减慢；

E.重新平衡c ( H₂ )/ c (CH₃OH )减小
（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后Co³⁺将甲醇氧化成CO₂和H⁺（用石墨烯吸附除去Co²⁺）。现用图装置模拟上述过程，

则：Co²⁺在阳极的电极反应式为：              ；除去甲醇的离子方程式为                 。

【改编】氨气在科研、生产中有广泛应用。
（1）在三个1L的恒容密闭容器中，分别加入0.1mol N₂和0.3mol H₂发生反应N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）ΔH₁＜0，实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中c（N₂）随时间（t）的变化如图所示（T表示温度）。

①实验Ⅲ在前10分钟内NH₃平均反应速率v（NH₃）＝                          ；
②与实验Ⅱ相比，实验Ⅲ采用的实验条件可能为            。
③K(T₁)___K(T₂)（填“＞”、“＝”或“＜”）。
④下图表示随条件改变，平衡体系中氨气体积分数的变化趋势。当横坐标为压强时，变化趋势正确的是(填序号，下同)__________，当横坐标为温度时，变化趋势正确的是___________。

（2）常温下NH₃•H₂O的电离平衡常数K_b＝1.8×10^－5 mol·L^-1，则反应NH₄^＋（aq）+H₂O（l）NH₃•H₂O（aq）+H^＋（aq）的化学平衡常数K_h＝                       （保留三位有效数字）。
（3）工业上用NH₃消除NO污染。在一定条件下，已知每还原1molNO，放出热量120kJ，请完成下列热化学方程式： NO(g)＋ NH₃(g)＝ N₂(g)＋        (g)  ΔH₂＝                  。

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）。

欧盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暖，使得对如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫。请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。
（1）用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯，请完成该反应的化学方程式：

（2）焦炭可用于制取水煤气。测得12 g 碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了131．6 kJ热量。该反应的热化学方程式为                     。
（3）活性炭可处理大气污染物NO。在2 L密闭容器中加入NO和活性炭（无杂质），生成气体E和F。当温度分别在T1和T2时，测得各物质平衡时物质的量如下表：

上述反应T₁℃时的平衡常数为K₁，T₂℃时的平衡常数为K₂。
Ⅰ．计算K₁=         。
Ⅱ．根据上述信息判断，温度T1和T2的关系是（填序号）            。

（4）CO₂经常用氢氧化钠来吸收，现有0．4 molCO₂，若用200ml 3mol/LNaOH溶液将其完全吸收，溶液中离子浓度由大到小的顺序为：                。
（5）CO还可以用做燃料电池的燃料，某熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，该电池用Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO₂的混和气为正极助燃气，制得在 650 ℃下工作的燃料电池，其负极反应式：则
正极反应式：___           ，电池总反应式                  。

【改编】(18分)能源的开发和利用是当前科学研究的重要课题。
（1）利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下前实现如下变废为宝的过程：
mCeO₂(m-x)CeO₂xCe+xO₂
(m-x)CeO₂xCe+xH₂O+xCO₂mCeO₂+xH₂+xCO
上述过程的总反应平衡常数表达式为              。该反应能量转化方式为             。
（2）CH₃OH、O₂和KOH溶液构成的燃料电池的负极电极反应式为                。该电池反应可获得K₂CO₃溶液，某温度下0.5molL^-1 K₂CO₃溶液的pH=12，若忽略CO₃^2-的第二级水解，则CO₃^2- +H₂OHCO₃^-+OH^-的平衡常熟K_h=         。
（3）氯碱工业是高耗能产业，下列将电解池与燃料电池相组合的工艺可以节能30％以上。

①电解过程中发生反应的离子方程式是             ，阴极附近溶液PH       (填“不变”、“升高”或“下降”)。
②如果粗盐中SO₄^2-含量较高，精制过程需添加钡试剂除去SO₄^2-，证明SO₄²‾已经完全沉淀的方法是                                                                             。
现代工艺中更多使用BaCO₃除SO₄^2-，请写出发生反应的离子方程式                              。
③图中氢氧化钠溶液的质量分数a％  b％(填“>”、‘‘=”或“<”)，，燃料电池中正极上发生的电极反应为                 。

对大气污染物SO₂、NO_x进行研究具有重要环保意义。请回答下列问题：
（1）为减少SO₂的排放，常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料。
已知：① H₂（g）＋O₂(g)=H₂O(g)  △H＝－241.8kJ·mol^－1
②C（s）＋ O₂(g)=CO(g)   △H＝－110.5kJ·mol^－1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：                                  。
（2）已知汽车汽缸中生成NO的反应为：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) △H0，若1.0 mol空气含0.80 mol N₂和0.20 mol O₂，1300^oC时在2.0 L密闭汽缸内经过5s反应达到平衡，测得NO为1.6×10^－3mol。
①在1300^oC 时，该反应的平衡常数表达式K＝       。5s内该反应的平均速率ν(N₂) ＝            （保留2位有效数字）；
②汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是           。
（3）汽车尾气中NO和CO的转化。当催化剂质量一定时，增大催化剂固体的表面积可提高化学反应速率。下图表示在其他条件不变时，反应2NO(g)＋2CO(g) 2CO₂(g)＋N₂(g) 中，NO的浓度c(NO)随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线。

①该反应的△H       0 （填“＞”或“＜”）。
②若催化剂的表面积S₁＞S₂，在右图中画出c(NO) 在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线（并作相应标注）。

研究表明丰富的CO₂完全可以作为新碳源，解决当前应用最广泛的碳源(石油和天然气)到本世纪中叶将枯竭的危机，同时又可缓解由CO₂累积所产生的温室效应，实现CO₂的良性循环。
（1）目前工业上有一种方法是用CO₂和H₂在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图表示恒压容器中0.5 mol CO₂和1.5 mol H₂转化率达80%时的能量变化示意图。

①写出该反应的热化学方程式：                       。
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是     。
a．容器中压强不变         b．H₂的体积分数不变
c．c(H₂)=3c(CH₃OH)        d．容器中密度不变
e．2个C＝O断裂的同时有6个H－H断裂。
（2）人工光合作用能够借助太阳能，用CO₂和H₂O制备化学原料．下图是通过人工光合作用制备HCOOH原理的示意图。根据要求回答问题：

①该过程是将            转化为            。(以上两空选填“电能”“太阳能”“化学能”)
②催化剂b表面的电极反应方程式为                                      。
（3）某国科研人员提出了使用氢气和汽油（汽油化学式用C₈H₁₈表示）混合燃料的方案，以解决汽车CO₂的排放问题。该方案主要利用储氢材料CaH₂产生H₂和用汽油箱贮存汽油供发动机使用，储氢系统又捕集汽油燃烧产生的CO₂，该系统反应如下图所示：

解决如下问题：
①写出CaH₂的电子式                      。
②反应1中氧化剂与还原剂的物质的量之比是：              。
③如该系统反应均进行完全，试写出该系统总反应的化学方程式                 。

“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·mo1^－1(a>0)
（1）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：

①0～15minN₂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若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N₂各0．4mol，化学平衡将      移动(选填“向左”、“向右”或“不”)，重新达到平衡后，该反应的化学平衡常数为           。
（2）己知：2NO(g)+O₂(g)=2NO₂(g)  △H=－bkJ·mol^-1(b>0)
CO的燃烧热△H=－CkJ·mol^-1(c>0)
则在消除汽车尾气中NO₂的污染时，NO₂与CO发生反应的热化学反应方程式为：             。
（3）工业废气中含有的NO₂还可用电解法消除。制备方法之一是先将NO₂转化为N₂O₄，然后采用电解法制备N₂O₅，装置如图所示。Pt乙为             极，电解池中生成N₂O₅的电极反应式是             。

(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。

下列图示与对应的叙述不相符的是

A．图甲表示反应：4CO（g）+2NO2（g）N2（g）+4CO2（g） ΔH ＜0，在其他条件不变的情况下，改变起始物CO的物质的量对此反应平衡的影响，则有T1＞T2，K1＞K2

B．图乙表示压强对可逆反应2A（g）+2B（g）3C（g）+D（g）的影响，乙的压强比甲的压强大

C．图丙表示的反应是吸热反应，该图表明催化剂不能改变化学反应的焓变

D．图丁表示等量NO2在容积相同的恒容密闭容器中，不同温度下分别发生反应：2NO2（g）N2O4（g），相同时间后测得NO2含量的曲线，则该反应的△H＜0

碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题：
（1）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）＋CO₂（g）+2H₂O（g）ΔH₁＝－574kJ·molˉ¹
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）＋CO₂（g）+2H₂O（g） ΔH₂
若2molCH₄还原NO₂至N₂，整个过程中放出的热量为1734kJ，则ΔH₂＝              ；
（2）据报道，科学家在一定条件下利用Fe₂O₃与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应为：Fe₂O₃（s）+3CH₄（g）2Fe（s）+3CO（g）+6H₂（g）  ΔH>0
①若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe₂O₃在反应中质量减少3．2g。则该段时间内CO的平均反应速率为________________。
②若该反应在恒温恒压容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是____________
a．CH₄的转化率等于CO的产率
b．混合气体的平均相对分子质量不变
c．v（CO）与v（H₂）的比值不变
d．固体的总质量不变
③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示，当温度由T₁升高到T₂时，平衡常数K_A            K_B（填“>”、“<”或“=”）。纵坐标可以表示的物理量有哪些                。

a．H₂的逆反应速率
b．CH₄的的体积分数
c．混合气体的平均相对分子质量
d．CO的体积分数
（3）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50ml2mol/L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0．05mol氧气时，B中________________极（填“a”或“b”）增重________________g。
（4）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为：N₂＋3H₂2NH₃，该过程中还原反应的方程式为                      。

工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气：
CO（g）＋H₂O（g）  CO₂（g）＋H₂（g）      △H＝－41 kJ/mol
某小组研究在同温度下反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为V L的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应。数据如下：

容器编号	起始时各物质物质的量/mol	达到平衡的时间/min	达平衡时体系能量的变化/kJ
CO	H2O	CO2	H2
①	1	4	0	0	t1	放出热量：32.8 kJ
②	2	8	0	0	t2	放出热量：Q

（1）该反应过程中，反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量         （填“大于”、“小于”或“等于”）生成物分子化学键形成时所释放的总能量。
（2）容器①中反应达平衡时，CO的转化率为             %。
（3）计算容器②中反应的平衡常数K=                    。
（4）下列叙述正确的是               （填字母序号）。
a．平衡时，两容器中H₂的体积分数相等
b．容器②中反应达平衡状态时，Q > 65.6 kJ
c．反应开始时，两容器中反应的化学反应速率相等
d．容器①中，反应的化学反应速率为：v（H₂O）=4/Vt₁mol/（L·min）
（5）已知：2H₂（g）+O₂（g）==2H₂O（g）ΔH＝－484kJ/mol，
写出CO完全燃烧生成CO₂的热化学方程式：                  。

（1）已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)  qC(g)在密闭容器中进行。如图所示反应在不同时间t，温度T和压强P与反应物B的体积分数的关系曲线。根据图象填空：

①化学计量数的关系:m＋n_________q；(填“＞”.“＜”或“＝”）
②该反应的正反应为___________反应。（填“吸热”或“放热”）
③升高温度正反应速率          逆反应速率           （填“加快”或者“减慢”）但v正         v逆(填“＞”.“＜”或“＝”）
（2）在FeCl₃+3KSCNFe(SCN)₃+3KCl的平衡体系中，回答下列问题：（填“正向”、“逆向”、“不”）
①在溶液中加入少量的KSCN固体，平衡     __________移动。
②在溶液中加入少量的KCl固体，平衡      _________移动。

已知某可逆反应：2M(g)N(g) △H＜0。现将M和N的混和气体通入容积为l L的恒温密闭容器中，反应体系中各物质浓度随时间变化关系如图所示。下列说法中，正确的是

A．a、b、c、d四个点中处于平衡状态的点是a、b

B．反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因是加入了0.4 mol N

C．若调节温度使35 min时体系内N的体积分数与15 min时相等，应升高温度

D．若在40 min时出现如图所示变化，则可能是因为加入催化剂引起的

(14分)请回答下列问题：
（1）下表列出了一些化学键的键能E：

化学键	H—H	O===O	O—H
E/kJ·mol^－1	436	x	463

反应H₂(g)＋O₂(g)===H₂O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol^－1，则x＝__________。
（2）铅蓄电池是正极板上覆盖有PbO₂，负极板上覆盖有Pb，电解质溶液是H₂SO₄溶液，电池放电时的总反应：Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O。
请写出充电时阴极的电极反应式：__________________
（3）反应m A＋n Bp C，在某温度下达到平衡。
①若A、B、C都是气体，减压后正反应速率小于逆反应速率，则m、n、p的关系是________________。
②若C为气体，且m + n = p，在加压时化学平衡发生移动，则平衡必定向________________方向移动。
③若再升高温度，平衡向逆向移动，则正反应为     _________  反应（填“吸热”或“放热”）
（4）依据氧化还原反应Zn(s)＋Cu^2＋(aq)===Zn^2＋(aq)＋Cu(s)设计的原电池如图所示。

①请在图中标出电极材料及电解质溶液（写化学式）________________
②盐桥中的Cl^－向________极移动（填“左”或“右”）。