高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

(15分)最近科学家提出“绿色自由”构想：把含有大量CO₂的空气吹入碳酸钾溶液中，再把CO₂从溶液中提取出来，并使之与氢气反应生成可再生能源甲醇。其工艺流程如图所示：

（1）写出分解池中反应的化学方程式为_______________；
（2）在合成塔中，若有4.4kg CO₂与足量H₂恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出4947kJ的热量，试写出该反应的热化学方程式_______________；
（3）已知合成塔中的反应是可逆的，根据平衡移动原理，低温有利于原料气的转化，而实际生产中采用300℃的温度，其原因可能是_______________；
（4）“绿色自由”构想流程中常包括物质的“循环利用”，上述流程中能体现“循环利用”的物质除碳酸钾溶液外，还包括________(化学式)。
（5）300℃时，将CO和H₂按1:3的体积比充入密闭容器中，CO₂的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题：

①若其他条件不变，将A点的体积压缩至原来的一半，一段时间后反应再达平衡是，与原平衡比较下列说法正确的是________。

A．CO2的浓度减小

B．正反应速率增大，逆反应速率减小

C．CO2和H2的体积比为1:3

D．CH3OH的体积分数增大

②将1.0molCO₂和3.0molH₂置于体积不变的密闭容器中，2min时反应达到平衡，此时体系总压强为0.10MPa，用H₂表示的反应速率为1.2mol/(L·min)，则密闭容器的体积是____L。
（6）甲醇可制作燃料电池。以氢氧化钾溶液为电解质的负极反应式是__________。当转移的电子的物质的量为_______mol时，参加反应的氧气的体积是6.72L(标准状况下)。

温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl₅，反应PCl₅(g)⇌PCl₃(g)+Cl₂(g)经过一段时间后达到平衡．反应过程中测定的部分数据如图．下列说法正确的是(　　)

A．反应在前50s的平均速率v(PCl3)=0.0032mol•L^-1•s^-1

B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)=0.11mol•L^-1，则反应的△H＜0

C．相同温度下，起始时向容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%

D．相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，反应达到平衡前v(正)＞v(逆)

硫酸工业中SO₂转化为SO₃是重要的反应之一，在一定压强和催化剂作用下在2L密闭容器中充入0.8molSO₂和2molO₂发生反应：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)，SO₂的转化率随温度的变化如下表所示：

温度	450	500	550	600
SO2的转化率%	97.5	95.8	90.50	80.0

（1）由表中数据判断△H        0（填“＞”、“＝”或“＜”）
（2）能判断该反应是否达到平衡状态的是           
A 容器的压强不变                   B 混合气体的密度不变
C 混合气体中SO₃的浓度不变          D  C（SO₂）=C（SO₃）
E  V正（SO₂）=V正（SO₃）             F  V正（SO₃）=2V逆（O₂）
（3）某温度下经2min反应达到平衡后C（SO₂）=0.08mol·L^－1.
①0~2min之间，O₂的反应速率为                        .
②此时的温度为           ℃.
③此温度下的平衡常数为          （可用分数表示）.
（4）若将平衡反应混合物的压强增大（假如体积可变），平衡将         向移动.

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。下列有关说法正确的是（   ）

A．脱氢反应的△H＜0

B．在t­1K时，该反应的平衡常数为8.1

C．600K时，Y点甲醇的υ(正) ＜υ(逆)

D．若增大体系压强，曲线将向上平移

减少污染、保护环境是全世界最热门的课题。
I．CO在催化剂作用下可以与H₂反应生成甲醇：
①CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)，△H₁
（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

化学键	H-H	C-O	C   O	H-O	C-H
E/(kJ·mol^-1)	436	343	876	465	413

由此计算△H₁=                     。
（2）图1中能正确反映反应①平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线为         (填曲线标记字母)，其判断理由是                                     。
    
（3）在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H₂，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图2。
①P₁         P₂(填“大于”或“小于”)，其判断理由是                              。
②M、N、Q三点平均速率ν_(M)、ν_(N)、ν_(Q)大小关系为                             。
③M、N、Q三点平衡常数K_M、K_N、K_Q大小关系为                               。
II．一定量的CO₂与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO₂(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示。已知：气体分压(P_分)= 气体总压(P_总)× 体积分数。

完成下列填空：
①650℃时，反应达平衡后CO₂的转化率为                                    。
②T℃时，若充入等体积的CO₂和CO，平衡            (填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)
③925℃时，P_总=1/96MPa，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K_P=                   。

苯乙烯是重要的基础有机原料。工业中用乙苯(C₆ H₅- CH₂ CH₃)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C₆ H₅- CH= CH₂)的反应方程式为：

（1）向体积为VL的密闭容器中充入a mol乙苯，反应达到平衡状态时，平衡体系组成(物质的量分数)与温度的关系如图所示：

由图可知：在600℃时，平衡体系中苯乙烯的物质的量分数为25%，则：
①氢气的物质的量分数为           ；
②乙苯的平衡转化率为           ；
③计算此温度下该反应的平衡常数         。
（2）已知某温度下，当压强为101.3kPa时，该反应中乙苯的平衡转化率为30%；在相同温度下，若反应体系中加入稀释剂水蒸气并保持体系总压为101.3kPa，则乙苯的平衡转化率       30%(填“＞、=、＜” ­)。
（3）已知：

计算上述反应的ΔH=             kJ/mol。

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“=”）

空气质量日报中有一项重要检测指标是SO₂的含量，结合所学知识回答下列问题。工业制硫酸的过程中，SO₂催化氧化的原理：
2SO₂(g)+O₂(g)  2SO₃(g)    △H＜0

（1）某温度下，测得SO₂(g)的平衡转化率()与体系总压强( p )的关系如上图所示。a、b两点对应的平衡常数K(a)          K(b) (填“>”“<”或“=”，下同)SO₃浓度c(a)          c(b)c点，反应速率υ(正)      υ(逆)。
（2）将一定量的SO₂(g)和O₂(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行，反应得到如下表中的两组数据：

实验编号	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol
SO2	O2	SO2	O2
1	T1	4	2	x	0.8
2	T2	4	2	0.4	y

实验1从开始到反应达到化学平衡时，用去时间t 分钟，则υ(SO₂)表示的反应速率为     ，温度T₁大于T₂的理由是                            。

用CO合成甲醇（CH₃OH）的化学方程式为CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H＜0，按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示．下列说法正确的是

A．温度： T1＞T2＞T3

B．正反应速率：υ（b）＞υ（d） υ（a）＞υ（c）

C．平衡常数：K（a）＞K（c） K（b）=K（d）

D．平均摩尔质量： M（b）＞M（d） M（a）＜M（c）

下列说法不正确的是

A．一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生可逆反应A（s）+B（g）═C（g）+D（g），当混合气体的密度不再改变时，说明已达到化学平衡状态

B．对于反应C（s）+CO2（g）═2CO（g）△H＞0，改变某一条件，若化学平衡常数增大，则反应速率也一定增大

C．常温下向0.1mol•L^﹣1的NH3•H2O中加入氯化铵固体，则溶液中减小

D．常温下向Mg（OH）2悬浊液中加入MgCl2浓溶液，溶液中不变

某温度下，碳和H₂O（g）在密闭容器里发生下列反应：①C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g），②CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g）反应达到平衡时，c（H₂）=1.9mol•L^﹣1、c（CO）=0.1mol•L^﹣1．则下列叙述正确的是

A．CO在平衡时转化率为10%

B．平衡浓度c（CO2）=c（H2）

C．其他条件不变时，缩小体积，反应②平衡不移动

D．平衡时增大碳的质量，反应①中热量值不变

二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。请回答下列问题：
（1）煤的气化过程中产生的有害气体H₂S用Na₂CO₃溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为：                              。
（2）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
① 2H₂(g) + CO(g)CH₃OH(g)；ΔH ＝－90．8 kJ·mol^-1
② 2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)；ΔH＝－23．5 kJ·mol^-1
③ CO(g) + H₂O(g)CO₂(g) + H₂(g)；ΔH＝－41．3 kJ·mol^-1
总反应：3H₂(g) + 3CO(g)CH₃OCH₃(g) + CO₂(g)的ΔH＝             ；一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是          (填字母代号)。
a．压缩体积 b．加入催化剂 c．减少CO₂的浓度 d．增加CO的浓度 e．分离出二甲醚
（3）已知反应②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH₃OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

① 比较此时正、逆反应速率的大小：v正         v逆 (填“>”、“<”或“＝”)。
② 温度升高，该反应的平衡常数K             (填“增大”、“减小”或“不变”)

利用氮气、氢气在一定条件下生成氨气这一可逆反应来合成氨，是一个重要的化工反应。常用来生产液氨和氨水。
完成下列填空：
（1）右图表示合成氨时生成1mol生成物时的能量变化，E的单位为kJ。请写出合成氨的热化学方程式                   (热量用E₁、E₂或E₃表示)。

该图中的实线与虚线部分是什么反应条件发生了变化？                               。
（2）在一定温度下，若将4amol H₂和2amol N₂放入VL的定容密闭容器中，2分钟后测得N₂的转化率为50%，则该段时间用H₂表示的反应速率为                 摩尔/(升–秒)。若此时再向该容器中投入a mol H₂、amol N₂和2amol NH₃，判断平衡移动的方向是               (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
（3）液氨和水类似，也能电离：2NH₃NH₄⁺+ NH₂^－，某温度时，其离子积K=2×l0^-30。该温度下：①将少量NH₄Cl固体加入液氨中，K          2×10^-30(填“＜”、“＞”或“=”)；
②将少量金属钠投入液氨中，完全反应后所得溶液中各微粒物质的量大小排列为：              
（4）工厂生产的氨水作肥料时需要稀释。用水稀释0．1mol/L稀氨水时，溶液中随着水量的增加而减少的是         。
a．c(NH₄⁺)/c(NH₃•H₂O)               b．c(NH₃•H₂O)/c(OH^-)
c．c(OH^-)/c(H⁺)                      d．c(H⁺)/c(NH₄⁺)

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＝－574 kJ·mol^－1
CH₄(g) + 4NO(g) =" 2" N₂(g)＋CO₂(g) + 2H₂O(g)  ΔH₂
若2 mol CH₄ 还原NO₂ 至N₂，整个过程中放出的热量为1734 kJ，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。其反应如下：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_____(选填序号)
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

A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的气球。关闭K₂，将等量且少量的NO₂通过K₁、K₃分别充人A、B中，反应起始时，A、B的体积相同。(已知：2NO₂     N₂O₄；△H<0)

（1）一段时间后，反应达到平衡，此时A、B中生成的N₂O₄的速率是V_A_______V_B。(填“>”、“<”、“=”)；若打开活塞K₂，气球B将___________(填：变大、变小、不变)。
（2）若在A、B中再充入与初始量相等的NO₂，则达到平衡时，NO₂的转化率α_A将______(填增大或减小、不变)；若通入等量的Ne气，则达到平衡时，A中NO₂的转化率将_____，B中NO₂的转化率将_______(填： 变大、变小、不变)。
（3）室温下，若A、B都保持体积不变，将A套上一个绝热层，B与外界可以进行热传递，则达到平衡时，___________中的颜色较深。