高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

【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“>”、“<”）。

以化学反应原理为依据，以实验室研究为基础，可以实现许多化工生产。
I分解水制取氢气的工业制法之一是“硫-碘循环法”，主要涉及下列反应：

分析上述反应，下列判断正确的是____。
循环过程中产生1的同时产生
反应①中还原性比强
循环过程中需补充
反应③易在常温下进行
在一定温度下，向2L密闭容器中加入，发生反应②.物质的量随时间的变化如图所示。内的平均反应速率的转化率=_______

恒温恒容条件下，硫发生转化的反应过程和能量关系如图所示。
请回答下列问题：
①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式_______;
②恒温恒容时，和充分反应，放出热量的数值比_____（填“大”、“小”或“相等”）
II.氮化硅（）是一种新型陶瓷材料，工业上有石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：

该反应平衡常数的表达式为K=_______.升高温度，其平衡常数
_________（填“增大”、“减少”或“不变”）。
（2）该化学反应速率与反应时间的关系如图所示

时引起突变的原因是_____，引起变化的因素是_____,时引小变化、大变化的原因是_________.

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                  。

SiCl₄在室温下为无色液体，易挥发，有强烈的刺激性．把SiCl₄先转化为SiHCl₃，再经氢气还原生成高纯硅．
（1）高温条件下，SiHCl₃与氢气反应的方程式为：           。
（2）已知：
（ⅰ）Si_(S)+4HCl_(g)=SiCl_4(g)+2H_2(g)  △H=-241KJ.mol^-1
（ⅱ）Si_(S)+3HCl_(g)=SiHCl_3(g)+H_2(g)  △H=-210KJ.mol^-1
则SiCl₄转化为SiHCl₃的反应（ⅲ）：3SiCl_4(g)+2H_2(g)+Si_(S)==4SiHCl_3(g)  △H=______。
（3）力研究反应（iii）的最适宜反应温度，下图为四氯化碳的转化率随温度的变化曲线：由图可知该反应最适宜的温度为     ，四氯化碳的转化率随温度升高而增大的原因为____。

（4）一定条件下，在2L恒容密闭容器中发生反应（ⅲ），6h后达到平衡，H₂与SiHCl₃的物质的量浓度分别为1mol.L^-1和0.2 mol.L^-1
①从反应开始到平衡，v（SiCl₄）=___________。
②该反应的平衡常数表达式为K=      ，温度升高，K值     （填“”增大”、“减小”或“不变”）。
③原容器中，通入H₂的体积（标准状况下）为        。
④若平衡后再向容器中充人与起始时等量的SiCl₄和H₂（假设Si足量），当反应再次达到平衡时，与原平衡相比较，H₂的体积分数将      （填“增大”、“减小”或“不变”）．
⑤平衡后，将容器的体积压缩为1L，再次达到平衡时，H₂的物质的量浓度范围为   。

甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H₂化合来制备甲醇：
CO (g)＋2H₂ (g)CH₃OH (g)
（1）在容积固定为2 L的密闭容器内充入1 mol CO和2 mol H₂，加入 催化剂后在250 ℃开始反应，
CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。容器中M、N两点气体的物质的量之比为           。M、N、Q三点的平衡常数K_M、K_N、K_Q的大小关系为             。

（2）通过压力计监测上述容器内压强的变化如下：

反应时间/min	0	5	10	15	20	25
压强/Mpa	12.6	10.8	9.5	8.7	8.4	8.4

则从反应开始到20min时，以CO表示的平均反应速率为           ，该温度下平衡常数K＝     。
（3）下列描述中能说明上述反应已达平衡状态的是          。
A．2v(H₂)_正＝v(CH₃OH)_逆
B．容器内气体的平均摩尔质量保持不变
C．容器中气体的压强保持不变
D．单位时间内生成n mol CO的同时生成2n mol H₂
（4）25℃时以甲醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸）为电源电解300 mL NaCl溶液，正极反应式为      。在电解一段时间后，NaCl溶液的pH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__________。

煤制备CH₄是一种有发展前景的新技术。
I. 煤炭气化并制备CH₄包括以下反应:
C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂ (g)    ΔH ₁ = +131 kJ/mol 
CO(g) + H₂O(g)=CO₂ (g)+ H₂(g)     ΔH ₂ = −41 kJ/mol  
CO(g) + 3H₂ (g)=CH₄ (g)+ H₂O(g)    ΔH ₃ = −206 kJ/mol 
(1)写出煤和气态水制备CH₄(产物还有CO₂)的热化学方程式                                   。
(2)煤转化为水煤气(CO和H₂)作为燃料和煤直接作为燃料相比，主要的优点有                    。
(3)写出甲烷—空气燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)中负极的电极反应式                      。
II. 对以上反应CO(g)  + H₂O(g) CO₂ (g)+ H₂(g)  ΔH ₂ = −41 kJ/mol，起始时在密闭容器中充入1.00 molCO和1.00 molH₂O，分别进行以下实验，探究影响平衡的因素（其它条件相同且不考虑任何副反应的影响）。实验条件如下表：

实验编号	容器体积/L	温度/°C
①	2.0	1200
②	2.0	1300
③	1.0	1200

 
(1)实验①中c(CO₂)随时间变化的关系见下图，请在答题卡的框图中，画出实验②和③中c(CO₂)随时间变化关系的预期结果示意图。

(2)在与实验①相同的条件下，起始时充入容器的物质的量：n(CO)=n(H₂O)=n(CO₂) =n( H₂)=1.00mol。通过计算，判断出反应进行的方向。（写出计算过程。）

乙醇是一种可燃性液体，按一定比例混合的乙醇汽油是一种新型清洁车用燃料，某科研机构研究利用CO₂合成乙醇的方法：
（i）2CO₂(g)+6H₂(g) CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(g) ΔH₁
原料气氢气
（ii）CH₄(g)+H₂O(g) CO(g)+3H₂(g)   ΔH₂
回答下列问题：
（1）使用乙醇汽油（汽油用戊烷代替）燃料时．气缸工作时进行的反应较多，写出燃烧产生有毒气体CO、NO的所有反应的化学方程式：________________________。
（2）反应(i)中能够提高氢气转化率的措施有____。

A．增大压强

B．加催化剂

C．增大CO2的浓度

D．及时分离体系中的乙醇

（3）利用CO合成乙醇是目前工业生产较为成熟的工艺。已知下列热化学方程式：
（iii）CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)   ΔH₃
写出以CO(g)与H₂(g)为原料合成乙醇的热化学方程式：___________________（焓变用H₁、H₃表示）。
（4）反应(ii)中的甲烷和水蒸气是在特定的催化剂表面上进行的，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：

由此推知反应(ii)的焓变H₂________0（填“>”、“=”或“<”）。某温度下，向容积为1 L的密闭容器中加入1 mol甲烷和1mol水蒸气，经过5h反应达到平衡状态，此时测得CH₄的浓度变为0.5 mol/L。该温度下，反应(ii)的平衡常数K=__________________，反应开始至达到平衡时氢气的反应速率v(H₂)=_________。
（5）机动车在改用乙醇汽油后，并不能减少氮氧化物的排放。使用合适的催化剂可使NO转化为氮气，实验测得NO转化为氮气的转化率随温度变化曲线如下图所示：

由图像可知，在没有CO情况下，温度超过775K，NO的转化率减小，造成这种现象的原因可能是___________________________；在NO和CO物质的量之比为1：1的情况下，应控制的最佳温度为__________________左右。

为证明化学反应有一定的限度，进行如下探究活动： I．取5m1 0.1mol/L的KI溶液，滴加几滴FeCl₃稀溶液(已知：2Fe³⁺+2I^-=I₂+2Fe²⁺) Ⅱ．继续加入2ml CCl₄振荡. Ⅲ．取萃取后的上层清液，滴加KSCN溶液。
（1）探究活动I的实验现象为                                   ；
探究活动Ⅱ的实验现象为                                   。
（2）探究活动Ⅲ的意图是通过生成血红色的Fe(SCN)₃溶液，验证有Fe³⁺残留，从而证明化学反应有一定的限度，但在实验中却未见溶液呈血红色。对此同学们提出了下列两种猜想：
猜想一：Fe³⁺全部转化为Fe²⁺；
猜想二：生成的Fe(SCN)₃浓度极小，其颜色肉眼无法观察。
为了验证猜想，查阅资料获得下列信息：
信息一：乙醚微溶于水，Fe(SCN)₃在乙醚中的溶解度比在水中大，Fe(SCN)₃在乙醚中与在水中呈现的颜色相同；
信息二：Fe³⁺可与[Fe(CN)₆] ^4-反应生成蓝色沉淀，用K₄[Fe(CN)₆](黄色)溶液检验Fe³⁺的灵敏度比用KSCN更高。结合新信息，现设计以下实验方案验证猜想：
ⅰ.请完成下表实验操作、现象和结论

实 验 操 作	现 象 和 结 论
步骤一：取萃取后的上层清液滴加2滴K4[Fe(CN)6]	若产生①                 ， 则②               不成立；
步骤二：往探究Ⅲ所得溶液中加入少量乙醚，充分振荡、静置分层	若③                    ， 则④                  成立；

ⅱ.写出实验操作“步骤一”中反应的离子方程式为                                     。

(17分)硫及其化合物有广泛应用。
（1）硫酸生产过程中涉及以下反应。已知25℃、l0l kPa时：
(i)2SO₂(g)+O₂(g)+2H₂O(l)=2H₂SO₄(l)ΔH=-457kJ/mol
(ii)SO₃(g) +H₂O(l)=H₂SO₄(l)ΔH=-130kJ/mol
则SO₂催化氧化反应中，每生成l mol SO₃(g)的焓变为_____kJ·mol^-1。
（2）对于SO₃催化氧化反应：2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)。
①甲图是SO₂催化氧化反应时SO₂(g)和SO₃(g)的浓度随时间的变化情况。反应从开始到达到平衡时，用O₂表示的平均反应速率为____。

②在一容积可变的密闭容器中充入20mol SO₂(g)和l0 mol O₂(g)，O₂的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图所示。则P₁与P₂的大小关系是P₁____ P₂(填>、=或<)；A、B、C三点的平衡常数大小关系是____(用K_A、K_B、K_C和 >、=、<表示)。
（3）为研究H₂SO₄生产中SO₃催化氧化时温度对SO₂平衡转化率的影响，进行如下试验。取100 L原料气(体积分数为SO₂7％、O₂ 11％、N₂82％)使之发生反应，在10l kPa下达到平衡，得到如下数据：

根据上述数据，575℃达平衡时，SO₃的体积分数为______％(保留一位小数)。
（4）工业生成硫酸过程中，通常用氨水吸收尾气。
①如果相同物质的量的SO₂与NH₃溶于水，发生反应的离子方程式为__________，所得溶液中c(H⁺)-c(OH^-)=___________(填序号)。
A.c(SO₃^2-)-c(H₂SO₃)                  B.c(HSO₃^-)+c(SO₃^2-)-c(NH₄⁺)
C.c(SO₃^2-)+c(NH₃∙H₂O)-c(H₂SO₃)       D.c(HSO₃^-)+2c(SO₃^2-)-c(NH₄⁺)
②工业上用足量氨水吸收硫酸工业废气。吸收SO₂后的碱性溶液还可用于Cl₂的尾气处理，吸收Cl₂后的溶液仍呈强碱性，则吸收Cl₂后的溶液中一定存在的阴离子有OH^-和_____。

I．在500 ℃、2×10⁷ Pa和催化剂条件下合成氨工业的核心反应是：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝Q kJ·mol^－1。反应过程中能量变化如图所示，回答下列问题：

（1）在500 ℃、2×10⁷Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5 mol N₂和1.5 mol H₂，充分反应后，放出的热量_____(填“<”“>”或“＝”)46.2 kJ，理由是_____________。
（2）将一定量的H₂(g)和N₂(g)放入1 L密闭容器中，在500 ℃、2×10⁷ Pa下达到平衡，测得N₂为0.10 mol，H₂为0.30 mol，NH₃为0.10 mol。则该条件下达到平衡时H₂的转化率为________。该温度下的平衡常数K的值为________。若升高温度，K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
II．一定条件下，某容积为1L的密闭容器中发生如下反应：C(s) + H₂O(g)CO(g) + H₂(g)
（1）维持温度不变，向该容器中充入2 mol C(s)和2 mol H₂O(g)，达到平衡后混合气体的平均分子量为M，则M的范围为                      。
（2）在（1）中若起始时充入的是2.5 molCO(g)和4molH₂(g)，达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为        。

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图所示：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H₂O（g）CO₂+H₂ T℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H₂)=0.12mol·L^－1。该温度下此反应的平衡常数K=_____（填计算结果）。
（2）合成塔中发生反应N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T₁____300℃（填“>”、“<”或“=”）。

（3）N₂和H₂以铁作催化剂从145℃就开始反应，不同温度下NH₃的产率如右图所示。温度高于900℃时，NH₃产率下降的原因是          。

（4）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：
CH₄（g）+4NO₂（g）＝4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）； △H=－574kJ·mol^－1；
CH₄（g）+4NO（g）＝2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；    △H=－1160kJ·mol^－1
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：           。
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极碱性条件下发生反应的电极反应式为           。

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

工业上可由天然气为原料制备甲醇，也可由水煤气合成甲醇。
（1）已知2CH₄（g）＋O₂（g）=2CO₂（g）＋4H₂（g） △H＝akJ/mol
CO（g）＋2H₂（g）＝CH₃OH（g）△H＝bkJ/mol
试写出由CH₄和O₂制取甲烷的热化学方程式：___________________。
（2）还可以通过下列反应制备甲醇：CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）。图甲是反应时CO（g）和CH₃OH（g）的浓度随时间t的变化情况。从反应开始到平衡，用CO表示平均反应速率v（CO）＝____________，该反应的平衡常数表达式为______________。

（3）在一容积可变的密闭容器中充入10mol CO和20mol H₂，CO的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如乙图所示．
①下列说法不能判断该反应达到化学平衡状态的是___________。（填字母）
A．H₂的消耗速率等于CH₃OH的生成速率的2倍
B．H₂的体积分数不再改变
C．体系中H₂的转化率和CO的转化率相等
D．体系中气体的平均摩尔质量不再改变
②比较A、B两点压强大小P_A___________P_B（填“＞、＜、=”）。
③若达到化学平衡状态A时，容器的体积为20L．如果反应开始时仍充入10molCO和20molH₂，则在平衡状态B时容器的体积V（B）=___________L。
（4）以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池（电极材料为惰性电极）。
①若KOH溶液足量，则电池负极反应的离子方程式为_____________。
②若电解质溶液中KOH的物质的量为1．0mol，当有0．75mol甲醇参与反应时，电解质溶液中各种离子的物质的量浓度由大到小的顺序是______________。

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

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