高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

近来，制备和利用氢气这一清洁能源已有多项成果。
（1）德国克莱斯公司成功研制了甲醇(CH₃OH)制氢车载燃料电池工艺，其原理如下流程图所示：

①流程图中，甲醇与水在选择氧化器中反应生成二氧化碳和氢气，写出该反应的化学方程式            
②该车载燃料电池的介质为碱性环境，请写出该燃料电池的正极反应式为                            
（2）美国Bay等工厂成功研制了以甲烷来制取氢气，其生产流程如下图：

①此流程的第Ⅱ步反应为：CO(g)＋H₂O(g)H₂(g)＋CO₂(g)，该反应的化学平衡常数表达式K＝     
②此流程的第Ⅱ步反应的平衡常数随温度的变化如下表，在830 ℃、以表中的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应，其中反应开始时，向正反应方向进行的有________(填实验编号)。

温度/℃	400	500	830	1 000
平衡常数K	10	9	1	0.6
实验编号	n(CO)	n(H2O)	n(H2)	n(CO2)
A	1	5	2	3
B	2	2	1	1
C	3	3	0	0
D	0.5	2	1	1

③若400 ℃时，第Ⅱ步反应生成1 mol氢气的热效应值为33.2kJ，第Ⅰ步反应的热化学方程式为：CH₄(g) ＋ H₂O(g) === 3H₂(g) ＋ CO(g) ΔH＝－103.3 kJ·mol^－1则400 ℃时，甲烷和水蒸反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为：                          
（3）我国科学家研究了常温下利用Pt等催化剂在可见光作用下使水分解制氢气的方法，下图是三种催化剂在光照分解水实验中的效果比较图。

要得出如图所示的实验结果，需要测定的实验数据是             ，本实验的目的是                 。

相同温度下，体积均为0.25 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g) ΔH＝－92.6 kJ·mol^－1。实验测得起始、平衡时的有关数据如表所示：

容器 编号	起始时各物质的物质的量/mol	达到平衡时体 系能量的变化
N2	H2	NH3
①	1	3	0	放出能量：23．15 kJ
②	0.9	2.7	0.2	放出热量：Q

下列叙述错误的是(  )
A．容器①、②中反应的平衡常数相等
B．平衡时，两个容器中NH₃的体积分数均为
C．容器②中达到平衡时放出的热量Q＝23.15 kJ
D．若容器①体积为0.5 L，则平衡时放出的热量<23.15 kJ

研究发现，含pm2.5的雾霾主要成分有SO₂、NO_x、C_xH_y及可吸入颗粒等。
（1）雾霾中能形成酸雨的物质是_____________。
（2）为消除NO_x对环境的污染，可利用NH₃在一定条件下与NO反应生成无污染的气体。
已知：4NH₃(g)+5O₂(g)4NO(g)+6H₂O(g)  △H =" -905.48" kJ·mol^－1
N₂(g)+O₂(g)2NO(g)  △H =" +180.50" kJ·mol^－1
①下列表示NH₃(g)与NO(g)在一定条件下反应，生成无污染气体的能量转化关系示意图正确的是：___________(填字母)

② 右图是反应4NH₃(g)+6NO(g)5N₂(g)+6H₂O(g)过程中NH₃的体积分数随X变化的示意图，X代表的物理量可能是_________，原因是_________。

（3）右图电解装置可将雾霾中的SO₂、NO转化为(NH₄)₂SO₄，

① 阴极的电极反应式是                。
② 物质A是_____________(填化学式)，理由是_________________________。
（4）为减少雾霾、降低大气中有害气体含量， 研究机动车尾气中CO、NO_x及C_xH_y的排放量意义重大。机动车尾气污染物的含量与空/燃比 (空气与燃油气的体积比)的变化关系示意图如图所示，请解释：

① 随空/燃比增大，CO和C_xH_y的含量减少的原因是            。
② 当空/燃比达到15后，NO_x减少的原因可能是_____________。

一定条件下，在一个容积为2L的密闭容器中加入0.8mol A₂气体和0.6mol B₂气体反应达平衡生成1mol AB气体并释放出热量，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示．下列说法不正确的是（  ）

A．图中a点的值为0.15

B．该反应的平衡常数K=0.03

C．温度升高，平衡常数K值减小

D．平衡时A2的转化率为62.5%

BCl₃是重要的化工原料，其沸点12℃。500℃时，向2L的密闭容器中按一定比例投入B₂O₃、C、Cl₂，模拟工业制取三氯化硼的反应如下：B₂O₃(s) + 3C(s) + 3Cl₂(g)  2BCl₃ (g) + 3CO(g)。
（1）反应起始至3min时固体质量减少了15.9克，则氯气的平均反应速率为_____________。
（2）反应至4min时达到平衡，则下列说法正确的是____________（填序号）。
A．3min时，CO的消耗速率大于氯气的消耗速率
B．2min至4min时BCl3的生成速率比0至2min时的快
C．反应起始至平衡，气体的密度不断增大
D．达到平衡后，容器内的压强不再变化
（3）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。

①A、D之间导线中电子移动方向为_______________。(用A、D表示)
②生成目标产物的电极反应式为__________________。
③该储氢装置的电流效率η＝____________________。
(η＝×100%，计算结果保留小数点后1位)

降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用 CO₂，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，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＝－49.0kJ/mol．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）氢气的转化率=  _____；
（3）该反应的平衡常数为  _____（保留小数点后2位）；
（4）下列措施中能使平衡体系中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）从体系中分离出去	D．再充入1mol H2

（5）当反应达到平衡时，H₂的物质的量浓度为c₁，然后向容器中再加入一定量H₂，待反应再一次达到平衡后，H₂的物质的量浓度为c₂，则c₁   c₂的关系（填“＞”、“＜”或“=”）

在温度相同，压强分别为P₁和P₂的条件下，A(g)+2B(g)nC(g)的反应体系中，C的百分含量(c%)与时间t的曲线如右图所示，下面结论正确的是(    )

A．P1＞P2，n＜3	B．P1＜P2，n＞3
C．P1＞P2，n＞3	D．P1＜P2，n＜3

在某容积一定的密闭容器中，有下列的可逆反应：A(g)+B(g) xC(g)，有图I(T表示温度，P表示压强，C%表示C的体积分数)所示的反应曲线，试判断对图II的说法中正确的是

A．若P3＞P4，则y轴表示B的百分含量

B．若P3＞P4，则y轴表示混合气体的平均摩尔质量

C．若P3＜P4，则y轴表示B的体积分数

D．若P3＜P4，则y轴表示混合气体的密度

已知某可逆反应 mA（g）+ nB（g） pC（g），在密闭容器中进行，下图表示在 不同反应时间 t、温度 T 和压强 P 与反应物 B 在混合气体中的百分含量 B%的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是（ ）

A．T1<T2、P1>P2、m+n>p，△H <0；

B．T1>T2、P1<P2、m+n>p，△H >0；

C．T1>T2、P1<P2、m+n<p，△H >0；

D．T1<T2、P1>P2、m+n<p，△H <0；

在体积不变的绝热密闭容器中，2molSO₂与1molO₂在催化剂作用下发生反应：2SO₂(g)+ O₂(g)2SO₃(g) △H=-QkJ/mol(Q>0)。当气体的物质的量减少0.5mol时反应达到平衡．下列叙述错误的是（ ）

A．增大氧气浓度，平衡正向移动，平衡常数不变

B．降低温度，正反应速率比逆反应速率减小的程度小

C．平衡时SO2气体的转化率为50%

D．该条件下反应放出0.5QkJ的热量

下列对化学平衡移动的分析中，不正确的是
①已达平衡的反应C（s）+H₂O（g）⇌CO（g）+H₂（g），当增加反应物物质的量时，平衡一定向正反应方向移动
②已达平衡的反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g），当增大N₂的浓度时，平衡向正反应方向移动，N₂的转化率一定升高
③有气体参加的反应平衡时，若减小反应器容积时，平衡一定向气体体积减小的方向移动
④有气体参加的反应达平衡时，在恒压反应器中充入稀有气体，平衡一定不移动．

A．①④

B．①②③

C．②③④

D．①②③④

有效利用现有资源是解决能源问题的一种实际途径，发展“碳一化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料，经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程：

（1）以CO和CO₂分别与H₂为原料，在一定条件下均可合成甲醇（CH₃OH）。你认为用哪种合成设计路线更符合“绿色化学”理念：（用化学反应方程式表示）____________；
（2）下图表示在恒容容器中230℃催化剂条件下，0.5molCO₂和1.5molH₂反应得到甲醇蒸气，产率达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.容器中气体密度不变
（3）如图所示是用于合成甲醇产品中甲醇含量的检测仪。写出该仪器工作时的电极反应式：负极______。

（4）“催化还原”反应制乙二醇（HOCH₂-CH₂OH）原理如下：
CH₃OOC-COOCH₃(g)+4H₂(g)HOCH₂-CH₂OH(g)+2CH₃OH(g)   △H=-34kJ/mol
为探究实际生产的最佳条件，某科研小组进行了多方面研究，下图表示乙二醇达平衡时的产率随原料投料比[n(氢气)/n(草酸二甲酯)]和压强的变化关系，其中三条曲线分别表示体系压强为1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa的情况，则曲线丙对应的压强时P(丙)=___________。

（5）草酸二甲酯水解产物草酸(H₂C₂O₄)为二元中强酸。H₂C₂O₄水溶液中H₂C₂O₄、HC₂O₄-和C₂O₄^2-三种形态的粒子的分布分数δ随溶液pH变化的关系如图所示曲线①代表的粒子是___________；草酸氢钾溶液中存在如下平衡：H₂OH⁺+OH^-，HC₂O₄-H⁺+C₂O₄^2-和___________；一定温度下，往CaC₂O₄饱和溶液[已知Ksp(CaC₂O₄=2.3×10^-9)]中加入少量CaCl₂固体，c(Ca²⁺)将_________，CaC₂O₄的溶解度将____________。（填“增大”“减小”或“不变”）

工业合成氨反应的能量变化如图所示。

（1）写出合成氨反应的热化学方程式：
（2）在甲乙两个体积均为2L固定容积的密闭容器中，分别充入甲：1molN₂、3molH₂和乙：1molN₂、3molH₂、1molHe，(其它条件相同)，反应速率甲        乙(填大于、小于或等于)，经过足够长的时间后在甲容器中该反应放出的热量(或吸收的热量)          92.4kJ(填“大于”、 “小于”或“等于”)
（3）下列图像分别代表焓变(△H )、混合气体平均相对分子质量()、N₂体积分数φ(N₂)和气体密度(ρ)与反应时间关系，其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是             。

向2L密闭容器中加入1 mol NO和1 mol活性炭，发生反应：
2NO(g)＋C(s)N₂(g)＋CO₂(g) ΔH＝﹣213.5 kJ/mol，达到平衡时数据如下：

温度/℃	n(活性炭)/mol	n(CO2)/mol
T1	0. 70	^_______
T2	^_______	0.25

下列说法不正确的是 
A．上述信息可推知：T₁＜T₂
B．T₁℃时，该反应的平衡常数K＝9/16
C．T₁℃时，若开始时反应物的用量均减小一半，平衡后NO的转化率减小
D．T₂℃时，若反应达平衡后再缩小容器的体积，c(N₂)/c(NO)不变

当前我国环境状况不容乐观，其中PM2.5、CO、S0₂、NOx等污染物对空气质量的影响非常显著，其主要来源为燃煤、机动车尾气等，因此，对其进行研究具有重要意义。
（1）对某地PM2.5样本用蒸馏水处理后，测得该试样中的化学组分及其平均浓度如下表：

根据表中数据计算该试样的pH=             
（2）NOx是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化如图1所示。

①写出N₂和0₂反应的热化学方程式：________。
②有人设想将C0按下列反应除去：2CO(g)= 2C(s)+0₂(g)△H>O，请你分析该设想能否实现？          （填“是”或“否”），依据是                           
③用图2所示原电池原理也可以除去CO，则其负极反应式为：________。
（3）有人设想利用反应NaOH+S0₂=NaHS0₃将SO₂吸收除去，然后用石灰水又可使NaOH再生。再生的离子方程式为：                    。
（4）利用I₂0₅消除CO污染的反应为：5CO(g)+I₂0₅(s)—兰5CO₂(g)+I₂(s)，不同温度下，测得CO₂的体积分数随时间t变化曲线如图3．则：
①该反应的化学平衡常数表达式为K=____    。
②T₁与T₂化学平衡常数大小关系：K(T₁)__________K(T₂)（填“>”、“<”或“=”）