高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

在一定温度下，将等量的气体分别通入起始体积相同的密闭容器Ⅰ和Ⅱ中，使其发生反应，t₀时容器Ⅰ中达到化学平衡，X、Y、Z的物质的量的变化如图所示。则下列有关推断正确的是

A．该反应的化学方程式为：3X＋2Y2Z

B．若两容器中均达到平衡时，两容器的体积V（Ⅰ）＜V（Ⅱ），则容器Ⅱ达到平衡所需时间小于t0

C．若两容器中均达到平衡时，两容器中Z的物质的量分数相同，则Y为固态或液态

D．若达平衡后，对容器Ⅱ升高温度时其体积增大，说明Z发生的反应为吸热反应

(14分)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
（1）某硝酸厂处理尾气中NO的方法是：催化剂存在时用H₂将NO还原为N₂。已知：

则氮气和水蒸气反应生成氢气和一氧化氮的热化学方程式是                                。
（2）在压强为0.1 Mpa条件，将a mol CO和3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应如下：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g) ΔH<0。
①该反应的平衡常数表达式为________________。
②若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是________。
A．升高温度
B．将CH₃OH从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大
（3）某研究小组在实验室研究某催化剂效果时，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图。

①若不使用CO，温度超过775 ℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为________；在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，应控制最佳温度在________左右。
②用C_xH_y(烃)催化还原NO_x也可消除氮氧化物的污染。

写出C₂H₆与NO₂发生反应的化学方程式________________。
（4）以NO₂、O₂、熔融NaNO₃组成的燃料电池装置如右图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为________________________。

(15分)Ⅰ．施莱辛(Schlesinger)等人提出可用NaBH₄与水反应制取氢气：BH₄^－ + 2H₂O ="=" BO₂^－ + 4H₂↑(反应实质为水电离出来的H⁺被还原)。研究表明，该反应生成H₂的速率受外界条件影响，下表为pH和温度对NaBH₄半衰期的影响(半衰期是指反应过程中，某物质的浓度降低到初始浓度一半时所需的时间)。

体系 pH	不同温度下的半衰期(min)
	0℃	25℃	50℃	75℃
8	4.32×10^0	6.19×10^－1	8.64×10^－2	1.22×10^－2
10	4.32×10^2	6.19×10^1	8.64×10^0	1.22×10^0
12	4.32×10^4	6.19×10^3	8.64×10^2	1.22×10^2
14	4.32×10^6	6.19×10^5	8.64×10^4	1.22×10^4

（1）已知NaBH₄与水反应后所得溶液显碱性，用离子方程式表示出溶液显碱性的原因           ，溶液中各离子浓度大小关系为                               。
（2）从上表可知，温度对NaBH₄与水反应速率产生怎样的影响？                                。
（3）反应体系的pH为何会对NaBH₄与水反应的反应速率产生影响？                     。
Ⅱ．肼(N₂H₄)又称联氨，常温下是一种无色油状液体，沸点为113.5℃。肼和氧气在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图)。

温度较低时主要反应①：N₂H₄ + O₂  N₂ + 2H₂O
温度较高时主要反应②：N₂H₄ + 2O₂ 2NO + 2H₂O
不考虑其他反应，完成下列填空：
（4）若反应①在250℃时的平衡常数为K₁，350℃时的平常数 为K₂，则K₁      K₂(填“＞”、“＜”或“＝”)。
（5）反应于1100℃时达到平衡后，下列措施能使容器中增大的有          (填字母序号)。
A．恒容条件下，充入He气              B．增大容器体积
C．恒容条件下，充入N₂H₄               D．使用催化剂
（6）若将n mol肼和2n molO₂充入某容积为n L的刚性容器中，在800℃和一定压强、合适催化剂的作用下，反应①和②同时达到平衡，实验测得N₂的产率x，NO的产率为y，则该条件下反应②的平衡常数K=      (用x、y的代数式表示，不必化简)。

【改编】甲醇是一种可再生能源，又是一种重要的化工原料，具有开发和应用的广阔前景。
（1）已知：①2CH₃OH(l) + 3O₂(g)2CO₂(g) + 4H₂O(g)   △H=－1275.6 kJ•mol^-1
②2CO(g) + O₂(g)2CO₂(g)   △H=－566.0 kJ•mol^-1
③H₂O(l) = H₂O(g)   △H =" +" 44.0 kJ•mol^-1
则甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学反应方程式为              。
（2）甲醇脱氢可制取甲醛CH₃OH(g)HCHO(g)+H₂(g)，甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。回答下列问题：

①600K时，Y点甲醇的υ(逆)         (正)（填“>”或“<”）
②从Y点到X点可采取的措施是______________________________________。
③有同学计算得到在t­₁K时，该反应的平衡常数为8.1mol·L^－1。你认为正确吗？请说明理由                                                                         。
（3）纳米级Cu₂O由于具有优良的催化性能而受到关注。在相同的密闭容器中，使用不同方法制得的Cu₂O（Ⅰ）和（Ⅱ）分别进行催化CH₃OH的脱氢实验：CH₃OH(g)HCHO(g)+H₂(g)
CH₃OH的浓度（mol·L^－1）随时间t (min)变化如下表：

序号	温度	0	10	20	30	40	50
①	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	T2	0.10	0.094	0.090	0.090	0.090	0.090

可以判断：实验①的前20 min的平均反应速率 ν(H₂)＝             ；实验温度T₁    T₂（填“>”、“<”）；催化剂的催化效率：实验①         实验②（填“>”、“<”）。

氮元素的化合物应用十分广泛。请回答：
（1）火箭燃料液态偏二甲肼（C₂H₈N₂）是用液态N₂O₄作氧化剂，二者反应放出大量的热，生成无毒、无污染的气体和水。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，则该反应的热化学方程式为                         。
（2）298 K时，在2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO₂(g)N₂O₄(g) ΔH＝-a kJ·mol^－1 (a>0) 。N₂O₄的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，回答下列问题：

①298k时，该反应的平衡常数为      L·mol^－1（精确到0.01）。
②下列情况不是处于平衡状态的是       ：
A．混合气体的密度保持不变；  
B．混合气体的颜色不再变化；  
C．气压恒定时
③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO₂)="0.6" moln(N₂O₄)=1.2mol，则此时V_（正）      V_（逆）（填“>”、“<”或“=”）。
（3）NH₄HSO₄在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L^－1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1 mol·L^－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。试分析图中a、b、c、d、e五个点。

①b点时，溶液中发生水解反应的离子是______；
②在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序            。
③d、e点对应溶液中，水电离程度大小关系是d       e（填“>”、“<”或“=”）。

2013年初，全国各地多个城市都遭遇“十面霾伏”，造成“阴霾天”的主要根源之一是汽车尾气和燃煤尾气排放出来的固体小颗粒。
汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)2CO₂+N₂。在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如下图所示。据此判断：

（1）该反应为       反应(填“放热”或“吸热”）：在T₂温度下，0~2s内的平均反应速率：v(N₂)=         ；（2）当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S₁>S₂，在答题卡上画出 c(CO₂)在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（3）某科研机构，在t₁℃下，体积恒定的密闭容器中，用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度（具体数据见下表，CO₂和N₂的起始浓度为0）。

时间/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)/xl0^-4mol L^-1	10．0	4．50	2．50	1．50	1．00	1．00
c(CO)/xl0^-3mol L^-1	3．60	3．05	2．85	2．75	2．70	2．70

 
t₁℃时该反应的平衡常数K=              ，平衡时NO的体积分数为           。
（4）若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是      (填代号）。（下图中v_正、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量）

（5）煤燃烧产生的烟气也含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_X可以消除氮氧化物的污染。
已知：CH₄(g)+2NO₂(g) = N₂ (g)+CO₂ (g)+2H₂O(g)   △H=-867．0kJ • mol^-1
2NO₂ (g) N₂O₄ (g)                   △H=-56．9kJ • mol^-1
H₂O(g) = H₂O(l)                          △H=-44．0kJ • mol^-1
写出CH₄催化还原N₂O₄ (g)生成N₂ (g)、CO₂ (g)和H₂O(l)的热化学方程式           。

镍具有优良的物理和化学特性，是许多领域尤其是高技术产业的重要原料。羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为：
反应Ⅰ Ni(S)+4CO(g) Ni(CO)₄(g)△H₁＜0
反应Ⅱ Ni(CO)₄(g)  Ni(S)+4CO(g) △H₂  
（1）在温度不变的情况下，要提高反应Ⅰ中Ni(CO)₄的产率，可采取的措施有        、        。
（2）已知350K下的2L密闭容器中装有100g粗镍（纯度98．5%,所含杂质不与CO反应），通入6 molCO气体发生反应Ⅰ制备Ni(CO)₄，容器内剩余固体质量和反应时间的关系如图所示，10min后剩余固体质量不再变化。

①反应Ⅰ在0～10min的平均反应速率v（Ni(CO)₄）=                 。
②若10min达到平衡时在右端得到29．5g纯镍，则反应Ⅰ的平衡常数K₁为多少？（写出计算过程）
（3）反应Ⅱ中 △H₂   0（填“＞”、“＜”、“＝”）；若反应Ⅱ达到平衡后，保持其他条件不变，降低温度，重新达到平衡时        。（双选）
a．平衡常数K增大   b．CO的浓度减小    c．Ni的质量减小    d．v_逆[Ni(CO)₄]增大
（4）用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH)表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：
NiO(OH)+MHNi(OH)₂+M 电池充电时，阳极的电极反应式为                                 。电池充电时阴极上发生      （填“氧化”或“还原”）反应

碳酸甲乙酯（CH₃OCOOC₂H₅）是一种理想的锂电池有机电解液．生成碳酸甲乙酯的原理为：C₂H₅OCOOC₂H₅（g ）+CH₃OCOOCH₃（g）2CH₃OCOOC₂H₅（g）．其他条件相同时，CH₃OCOOCH₃的平衡转化率（α）与温度（T）、反应物配比（ R=n（C₂H₅OCOOC₂H₅）：n（CH₃OCOOCH₃）的关系如图所示．三种反应物配比分别为1：1、2：1、3：1．下列说法正确的是

A．该反应的逆反应△H＞0

B．增大反应物中CH3OCOOCH3的浓度能提高碳酸甲乙酯的平衡转化率

C．650℃，反应物配比为1：1时，平衡常数K=6

D．当C2H5OCOOC2H5与CH3OCOOC2H5生成速率比为1：2时，反应达到平衡状态

减少二氧化碳的排放，氮氧化物、二氧化硫的处理与利用是一项重要的热点课题。
Ⅰ.（1）CO₂经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO₂(g) + 6H₂(g)C₂H₄(g) + 4H₂O(g)    
在0.1 MPa时，按＝1:3投料，图1所示不同温度（T）下，平衡时的四种气态物质的物质的量（n）的关系。

①该反应的△H__________0（填“>”、“＝”或“<”）。
②曲线b表示的物质为__________。
③为提高CO₂的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是__________。
（2）在强酸性的电解质水溶液中，惰性材料做电极，电解CO₂可得到多种燃料，其原理如图2所示。
b为电源的__________极，电解时，生成乙烯的电极反应式是                       。
Ⅱ.（3）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。
如反应：C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂(g) △H＝Q kJ·mol^－1。
在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

①T_l℃时，该反应的平衡常数K＝              。
②30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是_______（答一种即可）。
Ⅲ．（4）工业上可以用NaOH溶液或氨水吸收过量的SO₂，分别生成NaHSO₃、NH₄HSO₃，其水溶液均呈酸性。相同条件下，同浓度的两种酸式盐的水溶液中c(SO₃^2－)较小的是      ，用文字和化学用语解释原因                             。

氢气是一种清洁能。用甲烷制取氢气的两步反应的能量变化如下图所示：

（1）甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是                 。
（2）第II步为可逆反应。在800℃时，若CO的起始浓度为2.0 mol/L，水蒸气的起始浓度为3.0 mol/L，达到化学平衡状态后，测得CO₂的浓度为1.2 mol/L，则此反应的平衡常数为            ，随着温度升高该反应的化学平衡常数的变化趋势是            。
（3）在恒温恒容密闭容器中进行的第II步反应，下列说法中能表示达到平衡状态的是______（填序号）。
a. 四种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比
b. 单位时间内断开amol H－H键的同时断开2a mol O－H键
c. 反应容器中放出的热量不再变化
d. 混合气体的密度不再发生变化
e. 混合气体的压强不再发生变化
（4）某温度下，第II步反应的平衡常数为K＝1/9。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入H₂O（g）和CO（g），其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是       。

起始浓度	甲	乙	丙
c（H2O）/ mol/L	0.010	0.020	0.020
c（CO）/ mol/L	0.010	0.010	0.020

A. 反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢
B. 平衡时，甲中和丙中H₂O的转化率均是25％
C. 平衡时，丙中ｃ（CO_２）是甲中的2倍，是0.015mol/L
D. 平衡时，乙中H₂O的转化率大于25%

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）。

目前工业上可利用CO或CO₂来生产燃料甲醇，某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行探究。已知在不同温度下的化学反应。平衡常数（K₁、K₂、K₃）如下所示：

请回答下列问题：
（1）反应②是______________（填“吸热”或“放热”）反应。
（2）据反应①与②可推导出K₁、K₂与K₃之间的关系，则K₃＝_____________（用K₁、K₂表示）。
（3）要使反应③在一定条件下建立的平衡逆向移动，可采取的措施有_______________（填字母序号）
A．缩小反应容器的容积      B．扩大反应容器的容积
C．升高温度                D．使用合适的催化剂
E．从平衡体系中及时分离出CH₃OH
（4）500℃时，测得反应③在某时刻，H₂（g）、CO₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的浓度（mol·L^-1）分别为0．8、0．1、0．3、0．15，则此时v正____________v逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（5）甲醇是重要的基础化工原料，又是一种新型的燃料，最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极加入甲醇，电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它们在高温下能传导O^2－离子，该电池的正极反应式为_________________。电池工作时，固体电解质里的O^2－向_____________极移动。
（6）300℃时，在一定的压强下，5molCO与足量的H₂在催化剂的作用下恰好完全反应变化的热量为454kJ。在该温度时，在容积相同的3个密闭容器中，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的有关数据如下：

下列说法正确的是______________________。
A．2c₁>c₃    B．a+b<90．8   C．2p ₂<p₃   D．α₁+α₃<1

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

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：                  。

已知反应：Fe（s）+CO₂（g） FeO（s）+CO（g）DH＝akJ·mol^-1
测得在不同温度下，该反应的平衡常数K值随温度的变化如下表所示：

温度/℃	500	700	900
K	1．00	1．47	2．40

（1）该反应的化学平衡常数表达式为                 ，若在500℃2L密闭容器中进行该反应，CO₂起始量为4mol，5min后达到平衡状态，则v（CO）为                  。
（2）若在700℃时该反应达到平衡，要使该平衡向右移动，其它条件不变时，可以采取的措施有         （填序号，下同）。不能增大化学反应速率的有               。
A．缩小反应容器的体积
B．通入适量CO₂
C．加入适量铁
D．升高温度到900℃
E．使用合适的催化剂
（3）下列图像符合该反应的是               （填序号）（图中v代表速率、ω代表混合物中CO的含量，T代表温度）。