高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：
①N₂（g）+O₂（g）2NO（g）            △H₁＝ a kJ·mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）           △H₂＝ b kJ·mol^-1
③CO（g）+1/2 O₂（g）CO₂（g）          △H₃＝ c kJ·mol^-1
④2CO（g）+2NO（g）N₂（g）+2CO₂（g）    △H₄
请回答下列问题：
（1）根据反应①②③，确定反应④中△H₄=           kJ·mol^-1。
（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数K_p时用气体组分（B）的平衡压强p（B）代替该气体物质的量浓度c（B），则反应①的K_p＝                   （用表达式表示）。
（3）下列情况能说明反应②已达平衡状态的是        （填编号）。
A．单位时间内生成1mol NO₂的同时消耗了lmol NO
B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变
C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化
D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变
（4）试分析高温下不利于反应③自发进行的原因                                  。
（5）探究反应④中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图所示的曲线。试分析实际化工生产中不采用高压的原因                                        。
   
（6）探究反应④中平衡时CO₂的体积分数与反应物中起始n（NO）/n（CO）的比值、温度的关系，得到如图2所示的曲线。
①在X、Y、Z三点中，CO的转化率从大到小的顺序是                    。
②若保持其他条件不变，请在图中，画出温度为T₂（T₂＜T₁）时的变化趋势曲线。

根据我国目前汽车业发展速度,预计2020年汽车保有量超过2亿辆,中国已成为全球最大的汽车市场。因此，如何有效处理汽车排放的尾气，是需要进行研究的一项重要课题。目前，汽车厂商常利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO₂和N₂，化学方程式如下：2NO＋2CO2CO₂＋N₂。为研究如何提高该转化过程反应速率，某课题组进行了以下实验探究。
【资料查阅】①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；
②使用相同的催化剂，当催化剂质量相等时，催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验。
（1）完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

实验 编号	实验目的	T/℃	NO初始浓度 mol/L	CO初始浓度 mol/L	同种催化剂 的比表面积m^2/g
Ⅰ	为以下实验作参照	280	6.50×10^-3	4. 00×10^-3	80
Ⅱ	①	②	③	④	120
Ⅲ	探究温度对尾气转化速率的影响	360	⑤	⑥	80

【图像分析与结论】利用气体传感器测定了三组实验中CO浓度随时间变化的曲线图，如下：

（2）计算第Ⅰ组实验中，达平衡时NO的浓度为__________________；
（3）由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，汽车尾气转化速率_____________（填“增大”、“减小”、“无影响”）；

（1）某温度下，2L恒容密闭容器中，X、Y、Z三种气体发生化学反应时，物质的量随时间变化的关系曲线如图所示，则

①此反应的化学方程式为________________；
②0~10s内，用Z表示的化学反应速率为_____________；
③X的转化率为________________；
（2）恒温恒容时，某密闭容器中发生反应：
C(s)+CO₂(g)  2CO(g)，下列描述中能说明该反应已达到化学平衡状态的是_____。
①C(s)的浓度不再改变           
②CO₂的体积分数不再改变
③气体的质量不再改变           
④气体的密度不再改变
⑤单位时间内消耗1molCO₂，同时生成2molCO
⑥n(CO₂)：n(CO)=1：2         ⑦v_正（CO₂）=2v_逆（CO）

室温下,将 4 mol A 气体和 2 mol B 气体在 2 L 的密闭容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A（g）＋B（g）XC（g），经 2 s后反应达平衡，测得 C 的浓度为 0.6 mol/L，B的物质的量为1.4 mol,现有下列几种说法：
①用物质 A 表示的反应的平均速率为 0.3 mol/(L·s)
②反应前容器内的压强与平衡后容器内的压强之比为1:1
③2 s 时物质A的转化率为30％     ④X=2
其中正确的是

A．①③④

B．①④

C．②③

D．③④

向2 L密闭容器中通入a mol气体A和b mol气体B，在一定条件下发生反应：
xA(g)＋yB(g)pC(g)＋qD(g)
已知：平均反应速率v(C)＝v(A)；反应2 min时，A的浓度减少了，B的物质的量减少了mol，有a mol D生成。回答下列问题：
（1）反应2 min内，v(A)＝________。
（2）化学方程式中，x＝________、y＝________、p＝________、q＝________。
（3）反应平衡时，D为2a mol，则B的转化率为________。
（4）反应达平衡时的压强与起始时的压强比              。
（5）如果其他条件不变，将容器的容积变为1 L，进行同样的实验，则与上述反应比较：反应速率________(填“增大”、“减小”或“不变”)，理由是_________________；

已知：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g) 。请回答下列问题：
（1）对于气相反应，用某组分B的平衡分压p(B)代替平衡时物质B的物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作，则该反应的平衡常数                       。
（2）一定温度下，向密闭容器中充入一定量NO和CO。在时刻达到平衡状态，此时，，。
①若保持体积不变，再向容器中充入a mol NO，2b mol CO₂，则此时    （填“>”、“=”或“<”）；
②在时刻，将容器迅速压缩到原容积的一半，在其它条件不变的情况下，时刻达到新的平衡状态。请在下图甲中补充画出时段N₂物质的量的变化曲线。

（3）某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如上图乙所示。请判断若不使用CO，NO直接分解为N₂的反应为        反应（填“放热”或“吸热”）。
（4）已知：①N₂(g) + O₂(g)2NO(g)
②2C(s) + O₂(g)2CO(g)
③2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)
请写出表示C(s)的燃烧热的热化学方程式                   。

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：
①2H₂(g）+ CO(g）CH₃OH(g）；       ΔH ＝ －90.8 kJ·mol^－1
②2CH₃OH(g）CH₃OCH₃(g）+ H₂O(g）； ΔH＝ －23.5 kJ·mol^－1
③CO(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＝ ___________；
若总反应平衡后，要提高CO的转化率，可以采取的措施是_          __（填字母代号）
a．升温 
b．加催化剂
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）某温度下平衡常数为400 。
此温度下，某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
浓度/（mol/L）	0.85	0.6	0.6

①比较此时正、逆反应速率的大小：v_正___  ___ v_逆 （填“>”、“<”或“＝”）。
②若从此刻又经过10 min达到平衡， 则这段时间内反应速率v(CH₃OH）＝ ___ ____  _ 。

甲醇（CH₃OH）是一种优质燃料，（1）已知一定条件下每1MolCO₂和足量氢气完全反应可生成1Mol气态甲醇（CH₃OH）和1Mol 水蒸汽并放出49 kJ的热量。请回答：
①该反应的热化学方程式：                                               。
②其反应过程中能量的变化与如图所示最相符的是             。

（2）为探究用CO₂来生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的密闭容器中，充入1MolCO₂和3MolH₂，一定条件下发生反应，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图。
请回答：

①从反应开始到平衡，甲醇和氢气的反应速率：
v(CH₃OH)＝           。
v(H₂)＝                 。
②下列措施中能使v (CO₂)增大的是           。
A．加入催化剂    
B．充入He(g)，使体系压强增大
C．将H₂O(g)从体系中分离  
D．升高温度
③能够说明该反应已达到平衡的是_________。
A．恒温、恒容时，容器内的压强不再变化
B．恒温、恒容时，容器内混合气体的密度不再变化
C．一定条件下，CO₂、H₂和CH₃OH的浓度不再变化
D．一定条件下，单位时间内消耗3MolH₂的同时生成1MolCH₃OH

甲醇是重要的化工原料，在工业生产上的应用十分广泛，二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源，如何有效地开发利用CO₂引起了全世界的普遍重视。为减小和消除CO₂对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO₂创新利用的研究。
（1）将CO₂转化成甲醇燃料是减排、环保的一种科学方法。
已知：2H₂(g)+O₂(g) =2H₂O(g)；△H=－483. 6kJ·mol^-1 ①
2CO₂(g)+4H₂O(g)  2CH₃OH(g)＋3O₂(g)；ΔH＝＋1352.8kJ·mol^-1②
则反应：CO₂(g)＋3H₂(g)  CH₃OH(g)＋H₂O(g)的ΔH＝     。
（2）500 ℃时，在体积为1 L 的固定容积的密闭容器中充入1mol CO₂、3mol H₂，测得CO₂浓度与CH₃OH 浓度随时间的变化如图所示，回答下列问题：

①计算从反应开始到10min时，H₂的反应速率及该温度下反应的平衡常数。
（写出具体的计算过程）
②下列措施不能使CO₂的转化率增大的是______（双选）。

A．在原容器中再充入lmol CO2

B．在原容器中再充入1mol H2

C．将反应体系温度降低

D．使用更有效的催化剂

③升高温度，800℃时，在体积为1 L 的固定容积的密闭容器中充入1mol CO₂、3mol H₂，在上图中画出CH₃OH 浓度随时间变化的曲线（不需要定量计算）。

工业制硫酸生产流程如下图：

（1）实验室常用过量的氢氧化钠溶液吸收SO₂尾气，该反应的离子方程式为           。
（2）已知SO₂和O₂生成SO ₃的反应过程放热。在催化反应室中，下列措施有利于提高SO₂平衡转化率的有       。（填写编号）
A．减少压强   B．升高温度   C．不断补充空气  D．及时分离出SO₃
（3）在工业制硫酸生产中，为提高催化剂效率采取的措施有           （答出2点）。
（4）在450℃、常压和钒催化条件下，在容积为2L的恒容容器中加入2molSO₂和1molO₂ 。
①下列选项中不能作为判断该反应是否达平衡状态的标志的是           。（填写编号）
A．混合气密度不变化 
B．SO₂百分含量保持不变 
C．容器中气体的压强不变
D．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等
E.气体总物质的量不变
②达平衡后,测得平衡常数为K，若此时O₂的转化率为x，则K和x的关系满足K＝         。
（5）SO₂和O₂的反应在恒容密闭容器中发生，图1、2表示在时刻t₁达到平衡、在时刻t₂因改变某个条件而发生变化的情况，根据图1、图2相关信息，判断t₂发生改变的条件是        。

在2 L的恒容密闭容器中，发生反应：A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s) △H＝-a kJ·mol^－1
实验内容和结果分别如下表和下图所示。下列说法正确的是

实验 序号	温度	起始物质的量	热量 变化
A	B
Ⅰ	600℃	1 mol	3 mol	96 kJ
Ⅱ	800℃	0.5 mol	1.5mol	——

A．实验Ⅰ中，10 min内平均速率v(B)＝0.06 mol·L^－1·min^－1
B．600℃时，上述方程式中a＝160   
C．600 ℃时，该反应的平衡常数是0.45
D．向实验Ⅱ的平衡体系中再充入0.5 mol A和1.5 mol B，A的转化率不变

2014年初雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为
2NO（g）＋2CO（g）2CO₂（g）＋N₂（g）。在密闭容器中发生该反应时，c（CO₂）随温度（T）、催化剂的表面（S）和时间（t）的变化曲线如图所示。据此判断：

①在T₂温度下，0～2 s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，在上图中画出c（CO₂）在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。
③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________________________________________________________。

（2）煤燃烧产生的烟气中有含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。
①已知甲烷的燃烧热为890 kJ·mol^－1；1 mol水蒸气变成液态水放热44 kJ；N₂与O₂生成NO的过程如下，

CH₄（g）＋4NO（g）===2N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g） ΔH＝________。
②在恒压下，将CH₄（g）和NO₂（g）置于密闭容器中，也可以发生化学反应：
CH₄（g）＋2NO₂（g）N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）  ΔH<0，提高NO₂转化率的措施有________。

A．增加原催化剂的表面积

B．降低温度

C．减小投料比[n（NO2）/n（CH4）]

D．增大压强

（3）在容积相同的两个密闭容器内（装有等量的某种催化剂）先各通入等量的CH₄，然后再分别充入等量的NO和NO₂。在不同温度下，同时分别发生上述的两个反应：并在t秒时测定其中NO_x转化率，绘得图像如下图所示：

从图中可以得出的结论是_____________________。
结论一：在250～450 ℃时，NO_x转化率随温度升高而增大，450～ 600 ℃时NO_x转化率随温度升高而减小推测原因是______________________________________。
结论二：__________________________________。

（1）据报道以硼氢化合物NaBH₄（H的化合价为-1价） 和 H₂O₂作原料的燃料电池，可用作通信卫星电源。负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO₂，其工作原理如图所示。写出该电池放电时负极的电极反应式：           。

（2）火箭发射常以液态肼（N₂H₄）为燃料，液态过氧化氢为助燃剂。
已知：N₂H₄（l） + O₂（g） ＝ N₂（g）+ 2H₂O（l）     △H =" –" 534 kJ·mol^—1
H₂O₂（l）= H₂O（l） + 1/2O₂（g）          △H =" –" 98.6 kJ·mol^—1
写出常温下，N₂H₄（l） 与H₂O₂（l）反应生成N₂和H₂O的热化学方程式:           。
（3）O₃可由臭氧发生器（原理如图所示）电解稀硫酸制得。

①图中阴极为            （填“A”或“B”）。
②若C处通入O ₂，则A极的电极反应式为：          。
（4）向一密闭容器中充入一定量的一氧化碳和水蒸气，发生反应：
CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，下列情况下能判断该反应一定达到平衡状态的是_______（选填编号）。

A．v正（H2O) = v逆（H2)

B．容器中气体的压强不再发生改变

C．H2O的体积分数不再改变

D．容器中CO2和H2的物质的量之比不再发生改变

E．容器中气体的密度不再发生改变
（5）温度T₁时，在一体积为2L的密闭容积中,加入0.4molCO₂和0.4mol的H₂,反应中c(H₂O)的变化情况如图所示，T₁时反应CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)第4分钟达到平衡。在第5分钟时向体系中同时再充入0.1molCO和0.1molH₂（其他条件不变），请在右图中画出第5分钟到9分钟c(H₂O)浓度变化的曲线。

(17分)碳及其化合物与人类生产、生活密切相关。（1）在化工生产过程中，少量CO的存在会引起催化剂中毒，为了防止催化剂中毒，常用SO₂将CO氧化，SO₂被还原为S。
已知：C(s)＋1/2O₂(g)=CO(g)△H₁=－126.4kJ·mol^－1
C(s)＋O₂(g)=CO₂(g)△H₂=－393.5kJ·mol^－1
S(s)＋O₂(g)=SO₂(g) △H₃=－296.8kJ·mol^－1
则SO₂氧化CO的热化学反应方程式为____________。
（2）CO可用于合成甲醇，化学方程式为CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) △H=-90．8KJ·mol^-1。
①在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律。如图是上述三种温度下H₂和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系，则曲线Z对应的温度是______℃；该温度下上述反应的化学平衡常数为_______。曲线上a、b、c点对应的化学平衡常数分别为K₁、K₂、K₃，则K₁、K₂、K₃的大小关系为___________；

②在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。当改变某一反应条件后，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是______(填序号)。

A．正反应速率瞬间增大，后逐渐减小

B．混合气体的密度增大

C．化学平衡常数K值增大

D．反应物的体积百分含量增大

（3）一种新型CO燃料电池工作原理如图所示。

①负极电极反应式为_______________________；
②电极A处产生的CO₂有部分参与循环利用，其利用率为____________。

（14分)氨的合成是最重要的化工生产之一。
Ⅰ．工业上合成氨用的H₂有多种制取的方法：
① 用焦炭跟水反应：C（s)＋H₂O（g)CO（g) ＋ H₂（g)；
② 用天然气跟水蒸气反应：CH₄（g)＋H₂O（g) CO（g)＋3H₂（g)
已知有关反应的能量变化如下图，且方法②的反应为吸热反应，则方法②中反应的ΔH =___________kJ/moL。

Ⅱ．在3个1L的密闭容器中，同温度下、使用相同催化剂分别进行反应：
3H₂（g)＋N₂（g) 2NH₃（g)
按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，反应达到平衡时有关数据为：

容 器	甲	乙	丙
反应物投入量	3 mol H2、2 mol N2	6 mol H2、4mol N2	2 mol NH3
达到平衡的时间（min)	t	5	8
平衡时N2的浓度（mol·L^－1)	c1	3	c2

（1）下列能说明该反应已达到平衡状态的是
a．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1︰3︰2    
b．v（N₂)_正＝3v（H₂)_逆
c．容器内压强保持不变                         
d．混合气体的密度保持不变
（2）甲容器中达到平衡所需要的时间t   5min，表中c₁   c₂。（填“＞”、“＜” 或“＝”)
（3）用氨合成尿素的反应为2NH₃（g)＋CO₂（g)CO（NH₂)₂（s)＋H₂O（g)。工业生产时，原料气带有水蒸气。图1表示CO₂的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是         。
②测得B点氨的转化率为30%，则x₁＝         。
Ⅲ．有人设想以N₂和H₂为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图2所示。

电池正极的电极反应式是                            ，A是            。