高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

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

冬季是雾霾天气高发的季节，其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO（g）2CO₂（g）+N₂（g）
①在一定条件下，在一个容积固定为2L的密闭容器中充入0.8molNO和1.20molCO，开始反应至3min时测得CO的转化率为20%，则用N₂表示的平均反应速率为V（N₂）=____________________。
②对于气相反应，用某组分（_B）的平衡压强（P_B）代替物质的量浓度（C_B）也可以表示平衡常数（记作K_p），则该反应平衡常数的表达式K_p=________________。
③该反应在低温下能自发进行，该反应的△H_________0，（选填“>”、“=”或“<”）
④在某一绝热，恒容的密闭容器中充入一定量的NO、CO发生上述反应，测得正反应的速率随时间变化的曲线如图所示（已知t₂—t₁=t₃—t₂）。
则下列说法不正确的是__________。（填编号）

A．反应在c点未达到平衡状态
B．反应速率a点小于b点
C．反应物浓度a点大于b点
D．NO的转化率t₁—t₂=t₂—t₃
（2）使用甲醇汽油可能减少汽车尾气对环境的污染，某化工厂用水煤气为原料合成甲醇，恒温条件下，在体积可变的密闭容器中发生反应：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g），到达平衡时，测得CO、H₂、CH₃OH分别为1mol、1mol、1mol，容器的体积为3L，现往容器中继续通人3mol CO，此时v（正）__________ v（逆）（选填‘‘＞”、“＜’’或“=”），判断的理由__________________。
（3）二甲醚也是清洁能源，用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为：
2CO（g）+4H₂（g）CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图：

①a、b、c按从大到小的顺序排序为___________。
②某温度下，将2.0mol CO（g）和4.0mol H₂（g）充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时，改变压强和温度，平衡体系中CH₃OCH₃（g）的物质的量分数变化情况如上图所示，关于温度和压强的关系判断正确的是___________；
A．P₃＞P₂，T₃＞T₂ B．P₁＞P₃，T₁＞T₃    C．P₂＞P₄，T₄＞T₂ D．P₁＞P₄，T₂＞T₃
③在恒容密闭容器里按体积比为1：2充入一氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态．当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是___________：
A．正反应速率先增大后减小
B．逆反应速率先增大后减小
C．化学平衡常数K值增大
D．反应物的体积百分含量增大
E．混合气体的密度减小
F．氢气的转化率减小

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

一定条件下，对于可逆反应N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g），若X、Y、Z的起始浓度分别为C₁、C₂、C₃（均不为零），到达平衡时，N₂、H₂、NH₃的浓度分别为0．1 mol·L^-1、0．3 mol·L^-1、0．08 mol·L^-1，则下列判断正确的是

A．C1：C2=1：3

B．平衡时，H2和NH3的生成速率之比为2：3

C．N2、H2的转化率之比为1：3

D．C1的取值范围为0．04 mol·L^-1＜C1＜0．14 mol·L^-1

氮、碳都是重要的非金属元素，含氮、碳元素的物质在工业生产中有重要的应用。
（1）请写出工业上由NH₃制取NO的化学方程式                   。
（2）一定条件下，铁可以和CO₂发生反应：Fe（s）+ CO₂（g） FeO（s）+ CO（g），已知该反应的平衡常数K与温度T的关系如图所示。
  
①该反应的逆反应是                 （填“吸热”或“放热”）反应。
②T℃、P pa压强下，在体积为VL的容器中进行反应，下列能说明反应达到平衡状态的是             。
A、混合气体的平均相对分子质量不再变化；
B、容器内压强不再变化；
C、v_正（CO₂）= v_逆（FeO）
③T₁温度下，向体积为V L的密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO₂，反应过程中CO和CO₂物质的量与时间的关系如图乙所示。则CO₂的平衡转化率为   ，平衡时混合气体的密度与起始时气体的密度之比为                  。
（3）在恒温条件下，起始时容积均为5L的甲、乙两密闭容器中（甲为恒容容器、乙为恒压容器），均进行反应：N₂+3H₂2NH₃，有关数据及平衡状态特定见下表。

容器	起始投入	达平衡时
甲	2 mol N2	3 mol H2	0mol NH3	1.5mol NH3	同种物质的体积分数相同
乙	a mol N2	b mol H2	0mol NH3	1.2mol NH3

起始时乙容器中的压强是甲容器的               倍。
（4）一定条件下，2.24L（折算为标准状况）N₂O和CO的混合气体在点燃条件恰好完全反应，放出bkJ热量。生成的3种产物均为大气组成气体，并测得反应后气体的密度是反应前气体密度的倍。请写出该反应的热化学方程式                      。

研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
（1）已知石墨的标准燃烧热为y kJ·mol^－1，1．2g石墨在1．68L（标准状况）氧气中燃烧，至反应物耗尽，放出x kJ热量，则石墨与氧气反应生成CO的热化学方程式为________________。
（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）  △H

①该反应的平衡常数表达式为K=______________________。
②取五份等体积CO₂和H₂的混合气体（物质的量之比均为1∶3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH₃OH）与反应温度T的关系曲线如图2所示，则上述CO₂转化为甲醇反应的ΔH_______________（填“>” “<”或“＝”）0。
③在两种不同温度下发生反应，测得CH₃OH的物质的量随时间变化如图3所示，曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K_Ⅰ ____________K_Ⅱ（填“>” “<”或“＝”）。
④一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式投入反应物，一段时间后达到平衡。

容 器	甲	乙
反应物 投入量	1molCO2 3molH2	a molCO2、b molH2、 c molCH3OH（g）、c molH2O（g） （a、b、c均不等于0）

 
若甲中平衡后气体的压强为开始时的0．8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行，则c的取值范围为________________。

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______________。

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

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                      。

（共11分）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：
NH₂COONH₄（s）2NH₃（g）＋CO₂（g）。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

温度（℃）	15．0	20．0	25．0	30．0	35．0
平衡总压强（kPa）	5．7	8．3	12．0	17．1	24．0
平衡气体总浓度
（×10^－3 mol·L^－1）	2．4	3．4	4．8	6．8	9．4

 
（1）氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）分解反应平衡常数K的表达式为_____          __。
（2）判断氨基甲酸铵分解反应的ΔH____________0（填“>”、“<”或“＝”），其原因是什么？
                                  
（3）判断氨基甲酸铵分解反应的ΔS____      _0（填“>”、“<”或“＝”），该反应在任何温度下是否一定能自发进行？                    
（4）升高温度，化学平衡常数K如何变化？           增大容器的压强，K值如何变化？          （填“变大”“变小”或“不变”）
（5）根据表格中的数据，计算25℃时，氨基甲酸铵的分解平衡常数              
（6）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中（固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡，判断该分解反应已经达到化学平衡的是（    ）
A．2v（NH₃）＝v（CO₂）                 B．密闭容器中混合气体平均分子量不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变     D．密闭容器中氨气的体积分数不变

固定和利用CO₂，能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体．工业上正在研究利用CO₂来生产甲醇燃料的方法，该方法的化学方程式是：
CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）+49．0kJ
某科学实验将6mol CO₂和8mol H₂充入一容积为2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如图中实线所示（图中字母后的数字表示对应的坐标）：

回答下列问题：
（1）由图分析，在下列时间段内反应速率最快的时间段是               （填答案编号）
a．0～1min     b．1～3min    c．3～8min    d．8～11min
（2）该反应在0～8min内CO₂的平均反应速率是                 mol/（L•min）．
（3）仅改变某一条件再进行实验，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示．与实线相比，曲线Ⅰ改变的条件可能是               ，曲线Ⅱ改变的条件可能是                 
若实线对应条件下平衡常数为K，曲线Ⅰ对应条件下平衡常数为K₁，曲线Ⅱ对应条件下平衡常数为K₂，则K、K₁和K₂的大小关系是                 
（4）下列表述能表示该反应已达平衡的是                （填答案编号）
a．容器内压强不再改变                 b．容器内气体的密度不再改变
c．容器内气体平均摩尔质量不再改变     d．容器内各物质的物质的量相等

向某密闭容器中加入0．3mol A、0．1mol C和一定量的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图1所示．图2为t₂时刻后改变容器中条件，平衡体系中速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种条件，所用条件均不同．已知t₃～t₄阶段为使用催化剂．下列说法错误的是

A． 若t₁=15s，生成物C在 t₀～t₁时间段的平均反应速率为0．004 mol•L^﹣1•s^﹣1
B． t₄～t₅阶段改变的条件为减小压强，t₅～t₆阶段改变的条件是升高化学反应的温度
C． B的起始物质的量为0．02 mol
D． 该化学反应的表达式为：3A（g）⇌B（g）+2C（g）

燃煤能排放大量的CO、CO₂、SO₂，PM_2．5（可入肺颗粒物）污染也跟冬季燃煤密切相关。SO₂、CO、CO₂也是对环境影响较大的气体，对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径。
（1）如图所示，利用电化学原理将SO₂转化为重要化工原料C

若A为SO₂，B为O₂，则负极的电极反应式为：________________________；
（2）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：CO₂＋3H₂CH₃OH＋H₂O
已知：CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）△H＝－a kJ·mol^－1；
2H₂（g）＋O₂（g）＝2H₂O（g）△H＝－b kJ·mol^－1；
H₂O（g）＝H₂O（l）△H＝－c kJ·mol^－1；
CH₃OH（g）＝CH₃OH（l）△H＝－d kJ·mol^－1，
则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：____________________________；
（3）光气 （COCl₂）是一种重要的化工原料，用于农药、医药、聚酯类材料的生产，工业上通过Cl₂（g）＋CO（g）COCl₂（g）制备。左图为此反应的反应速率随温度变化的曲线，右图为某次模拟实验研究过程中容器内各物质的浓度随时间变化的曲线。回答下列问题：

① 0~6 min内，反应的平均速率v（Cl₂）＝               ；
② 若保持温度不变，在第7 min 向体系中加入这三种物质各2 mol，则平衡           移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）；
③ 若将初始投料浓度变为c（Cl₂）＝0．7 mol/L、c（CO）＝0．5 mol/L、c（COCl₂）＝             mol/L，保持反  应温度不变，则最终达到化学平衡时，Cl₂的体积分数与上述第6 min时Cl₂的体积分数相同；
④ 随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是            ；（填“增大”、“减小”或“不变”）
⑤比较第8 min反应温度T（8）与第15 min反应温度T（15）的高低：T（8）______________T（15）（填“<”、“>”或“＝”）。

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

钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率，减少环境污染。

请回答下列问题：
（1）Fe位于元素周期表中第________________周期，第_______________族。
（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式                     。
（3）制备TiO₂的方法之一是利用TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，再经焙烧制得。水解时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因：
（4）反应后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于                  ℃即可。

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	－25．0	648．8	714	1667
沸点/℃	136．4	1090	1412	3287

 
（5）用氧化还原滴定法测定TiO₂的质量分数：一定条件下，将TiO₂溶解并还原为Ti³⁺，再以KSCN溶液作指示剂，用NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。滴定分析时，称取TiO₂（摩尔质量为M g/mol）试样w g，消耗c mol/L NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液V mL，则TiO₂质量分数为___________________。（用代数式表示）
（6）由CO和H₂合成甲醇的方程式是：CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）。若不考虑生产过程中物质的任何损失，上述产业链中每合成6mol甲醇，至少需额外补充H₂                mol。