高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

(14分)氨是重要的化工原料，可以制尿素等多种产品
（1）合成氨所用的氢气可以甲烷为原料制得，有关化学反应的能量变化如下图所示。

（2）CO对合成氨的催化剂有毒害作用，常用乙酸二氨合亚铜溶液来吸收原料氕中CO，其反应原理为：
[Cu(NH₃)₂CH₃COO](l)＋CO(g)＋NH₃(g)[Cu(NH₃)₃]CH₃COO·CO(l)  H＜0，吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，再生的适宜条件是    (填写选项编号)。
A．高温、高压     B．高温、低压
C．低温、低压     D．低温、高压
（3）氨气制取尿素[CO(NH₂)₂]的反应为：2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(l)+H₂O(g) △H<0，某温度下，向容器为100L的密闭容器中通入4molNH3和2molCO2，该反应进行到40s时达到平衡，此时CO2的转化率为50%。该温度下次反应的平衡常数K为      。

（4）取两个相同的恒容容器，保持相同温度，并加入等量的CO₂气体，根据实验数据绘制出(NH₃)随时间(t)变化的曲线如图所示，若A、B分别为不同温度时测定的曲线，则____(填“A”或“B”)曲线所对应的实验温度高，判断的依据是         。
（5）已知某些弱电解质在水中的电离平衡常数(25 ℃)如下表：

现有常温下0．1 mol·L^－1的(NH₄)₂CO₃溶液，
①该溶液呈       性(填“酸”、“中”、“碱”)，原因是           。
②该(NH₄)₂CO₃溶液中各微粒浓度之间的关系式不正确的是           。
A．c(NH₄^＋  )＞c(CO₃^2－)＞c(HCO₃^－ )＞c(NH₃·H₂O)
B．c(NH₄^＋  )＋c(H^＋)=c(HCO₃^－ )＞c(OH^－)＋ c(CO₃^2－)
C．c(HCO₃^－ )＋c(H₂CO₃)＋ c(CO₃^2－)="0.1" mol·L^－1
D．c(NH₄^＋  )＋c(NH₃·H₂O)=2c(CO₃^2－)＞2c(HCO₃^－ )＋ 2c(H₂CO₃)

碳和氮的化合物与人类生产、 生活密切相关。
（1）在一恒温、恒容密闭容器中发生反应：

利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。下列说法正确的是     （填字母编号）。

A．增加Ni的量可提高CO的转化率， Ni的转化率降低

B．缩小容器容积， 平衡右移，ΔH减小

C．反应达到平衡后， 充入CO再次达到平衡时， CO的体积分数降低

D．当4v正[Ni（CO） 4]= v正（CO） 时或容器中混合气体密度不变时,都可说明反应已达化学平衡状态

（2）CO与镍反应会造成含镍催化剂的中毒。为防止镍催化剂中毒， 工业上常用SO₂将CO氧化， 二氧化硫转化为单质硫。

（3）对于反应：，向某容器中充入10mol的NO和10mol的O₂，在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（P₁、P₂）下随温度变化的曲线（如图）。
①比较P₁、P₂的大小关系： ________________。
②700℃时，在压强为P₂时， 假设容器为1L，则在该条件平衡常数的数值为_____ （最简分数形式）

（4）NO₂、 O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池， 其原理如图所示。该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y， 其电极反应式为         。若该燃料电池使用一段时间后， 共收集到20mol Y， 则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为       L。

(14分)雾霾由多种污染物形成，其中包含颗粒物（包括PM2.5在内）、氮氧化物（NOx）、CO、SO₂等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。
（1）已知：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）     ΔH=－196.6 kJ·mol^－1
2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）    ΔH=－113.0 kJ·mol^－1
则反应NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）ΔH=      kJ·mol^－1。
一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1:2置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的有           。
a．体系密度保持不变
b．混合气体颜色保持不变
c．SO₃和NO的体积比保持不变
d．每消耗1 mol SO₃的同时生成1 mol NO₂
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1:5，则平衡常数K＝            。
（2）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是        。

（3）下图是一种用NH₃脱除烟气中NO的原理。

①该脱硝原理中，NO最终转化为H₂O和     （填化学式）。
②当消耗1 mol NH₃和0.5 molO₂时，除去的NO在标准状况下的体积为     L。
（4）NO直接催化分解（生成N₂和O₂）也是一种脱硝途径。在不同条件下，NO的分解产物不同。在高压下，NO在40℃下分解生成两种化合物，体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图所示，写出NO分解的化学方程式               。

SO₂、NO₂、可吸人颗粒物是雾霾的主要组成。
（1）SO₂可用氢氧化钠来吸收。现有0.4 molSO₂，若用200 mL，3mol·L^—1NaOH溶液将其完全吸收，生成物为       （填化学式）。经测定所得溶液呈酸性，则溶液中离子浓度由大到小的顺序为            。
（2）CO可制做燃料电池，以KOH溶液作电解质，向两极分别充入CO和空气，工作过程中，负极反应方程式为：               。
（3）氮氧化物和碳氧化物在催化剂作用下可发生反应：2CO+2NON₂+2CO₂，在体积为0.5L的密闭容积中，加入0.40mol的CO和0.40 mol的NO，反应中N₂的物质的量浓度的变化情况如图所示，从反应开始到平衡时，CO的平均反应速率υ(CO)=       。

（4）用CO₂合成二甲醚的化学反应是：2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃OCH₃(g)+3H₂O(g)△H>0。
合成二甲醚时，当氢气与二氧化碳的物质的量之比为4︰1，CO₂的转化率随时间的变化关系如图所示。

①A点的逆反应速率υ逆(CO₂)    B点的正反应速率为υ正(CO₂)（填“>”、“<”或“="）。
②氢气的平衡转化率为         。
（5）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料，它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧实验中相关的反应有：
4NH₃(g)+3O₂(g)=2N₂(g)+6H₂O(1)    △H₁    ①
4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(1)    △H₂    ②
4NH₃(g)+6NO(g)=5N₂(g)+6H₂O(1)    △H₃    ③
请写出上述三个反应中△H₁、△H₂、△H₃三者之间关系的表达式，△H₁=       。

(14分)苯乙烯(C₆H₅CH=CH₂)是合成橡胶和塑料的单体，用来生产丁苯橡胶、聚苯乙烯等。工业上以乙苯(C₆H₅CH₂CH₃)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯，反应方程式为：
C₆H₅CH₂CH₃(g)  C₆H₅CH=CH₂(g)＋H₂(g)   H
（1）已知：H₂和CO的燃烧热(H)分别为-285.8 kJ．mol和-283.0 kJ．mol；
C₆H₅CH₂CH₃(g)＋CO₂ (g) C₆H₅CH=CH₂(g)＋CO(g)＋H₂O(l)  H=＋114.8 kJ·mol^－1
则制取苯乙烯反应的H为_________
（2）向密闭容器中加入1 mol乙苯，在恒温恒容条件下合成苯乙烯，达平衡时，反应的能量变化为QkJ。下列说法正确的是 _________。

A．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大

B．若继续加入1 mol乙苯，苯乙烯转化率增大

C．压缩体积，平衡逆向移动，反应物浓度增大，生成物浓度减小

D．相同条件下若起始加入1 mol苯乙烯和1 mol氢气，

达平衡时反应能量变化为(H-Q)kJ
（3）向2 L密闭容器中加入1 mol乙苯发生反应，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。700时，乙苯的平衡转化率为_______，此温度下该反应的平衡常数为 ______；温度高于970时，苯乙烯的产率不再增加，其原因可能是_________。

（4）含苯乙烯的废水排放会对环境造成严重污染，可采用电解法去除废水中的苯乙烯，基本原理是在阳极材料MOx上生成自由基MOx(OH)，其进一步氧化有机物生成CO₂，该阳极的电极反应式为_________，若去除0.5 mol苯乙烯，两极共收集气体_________mol。

醇是重要的有机化工原料。一定条件下，甲醇可同时发生下面两个反应：
ⅰ2CH₃OH（g）CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)
ⅱ2CH₃OH（g）C₂H₄(g)+2H₂O(g)
I．上述反应过程中能量变化如图所示：

（1）在某密闭容器中，充人一定量CH₃OH(g)，发生上述两个反应，反应________(填“i”或“ii”)的速率较大，其原因为___________。若在容器中加入催化剂，使ii的反应速率增大，则E₁和E₂-E₁的变化是：E₁__________；E₂－E₁___________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）已知：CH₃CH₂OH(g)=CH₃OCH₃(g) △H="+50.7kJ/mol" 。则乙烯气相直接水合反应C₂H₄(g)+ H₂O（g）=C₂H₅OH(g)的△H=_____________.
Ⅱ，某研究小组通过控制反应条件，在三个容积均为2L的密闭容器中只发生反应i，起始反应温度均为T℃，起始投料如下表所示：

（3）比较平衡时容器1中c₁(H₂O)和容器2中c₂(H₂O)的大小：c₁(H₂O)________c₂(H₂O)（填  “>”、“<”或“=”）；三个容器中反应的化学平衡常数分别记为K₁、K₂和K₃，三者的大小关系为__________。
（4）若容器l中平衡时CH₃OH(g) 的转化率为80%，则该温度下反应i的平衡常数K=________.

（1）汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，生成NOx等污染大气．其中生成NO的能量变化示意图如右图：

①该反应的热化学方程式为                                     ．
②根据下图所示，只改变条件R，当N₂的转化率从a₃到a₁时，平衡常数K       ．

A．可能增大

B．一定不变

C．可能不变

D．可能减小

E．增大、减小、不变均有可能
（2）尿素（又称碳酰胺）是含氮量最高的氮肥，工业上利用CO₂和NH₃在一定条件下合成尿素的反应分为：
第一步：2NH₃(g)＋CO₂(g)H₂NCOONH₄(氨基甲酸铵) (l)
第二步：H₂NCOONH₄(l) H₂O(g)＋H₂NCONH₂(l)
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为500 L的密闭容器中投入4 mol氨和1 mol二氧化碳，验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如图所示：

①合成尿素总反应的快慢由第     步反应决定．
②反应进行到10 min时测得 CO₂ 的物质的量如上图所示，则用CO₂表示的第一步反应的速率v(CO₂)＝   mol/(L·min)．
③由氨基甲酸铵和CO₂曲线变化可得出关于浓度变化和平衡状态的两条结论是：
a．                                                      ；
b．                                                      ．

（1）汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，生成NOx等污染大气。其中生成NO的能量变化示意图如下：

①反应的热化学方程式为                                  。
②根据下图所示，只改变条件R，当N₂的转化率从a₃到a₁时，平衡常数K         。

A．可能增大

B．一定不变

C．可能不变

D．可能减小

E．增大、减小、不变均有可能
（2）尿素（又称碳酰胺）是含氮量最高的氮肥，工业上利用CO₂和NH₃在一 定条件下合成尿素的反应分为：
第一步：2NH₃(g)＋CO₂(g)H₂NCOONH₄ (氨基甲酸铵) (l)
第二步：H₂NCOONH₄(l)H₂O(g)＋H₂NCONH₂(l)
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为500 L的密闭容器中投入4 mol氨和1 mol二氧化碳，验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如图所示：

①合成尿素总反应的快慢由第     步反应决 定。
②反应进行到10 min时测得CO₂的物质的量如 上图所示，则用CO₂表示的第一步反应的速率v(CO₂)＝   mol/(L·min)。
③由氨基甲酸铵和CO₂曲线变化可得出关于浓度 变化和平衡状态的两条结论是：
a．                                                      ；
b．                                                      。

(16分)CH₄和CO₂反应可以制造价值更高的化学产品。
（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L容器中通入6 mol CO₂、6 mol CH₄，发生反应：CO₂ (g)＋CH₄(g)  2CO(g)＋2H₂(g)。平衡体系中各组分的浓度为：

物 质	CH4	CO2	CO	H2
平衡浓度(mol·L^-1)[	0.5	0.5	2.0	2.0

①此温度下,该反应的平衡常数K=________(注明单位)。
②已知：CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g)     △H₁ kJ·mol^－1
CO(g)＋H₂O (g)＝CO₂(g)＋H₂ (g)      △H₂  kJ·mol^－1
2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g)             △H₃  kJ·mol^－1
反应CO₂(g)＋CH₄(g) 2CO(g)＋2H₂(g) 的  △H="_______" kJ·mol^－1
（2）用Cu₂Al₂O₄做催化剂，一定条件下,发生反应: CO₂+CH₄ CH₃COOH, 请回答:
①温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率如图。250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是____                        _。

②为提高上述反应CH₄的转化率，可采取的措施有_                  (写2种)。
③Cu₂Al₂O₄可溶解在稀硝酸中,被氧化的元素为     ，
每消耗3mol Cu₂Al₂O₄时被还原的HNO₃为    mol。
（3）Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂，
①若寻找吸收CO₂的其他物质，下列建议合理的是___ 。
a．可在碱性氧化物中寻找
b．可在具有强氧化性的物质中寻找
c．可在ⅠA、ⅡA族元素的氧化物中寻找
②Li₄SiO ₄可用于吸收、释放CO₂, 原理是: 500℃时，CO₂与Li₄SiO₄接触生成Li₂CO₃；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO₂，Li₄SiO₄再生，该原理的化学方程式_____。

二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排、高效利用能源能够减少二氧化碳的排放。
（1）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 mol CO₂和3mol H₂，发生的反应为：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) △H＝－a kJ·mol^－1（a＞0），测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是______    __。
A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变         
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化。
C．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4molH₂O。
D．反应中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1:1，且保持不变。
②下列措施中能使增大的是________（选填编号）。
A．升高温度      
B．恒温恒容下充入He(g)
C．将H₂O(g)从体系中分离    
D．恒温恒容再充入2 mol CO₂和3 mol H₂
③计算该温度下此反应的平衡常数K＝__________。若改变条件（填选项），可使K＝1。
A．增大压强     
B．增大反应物浓度    
C．降低温度 
D．升高温度      
E．加入催化剂
（2）某甲醇燃料电池原理如下图1所示。

①M区发生反应的电极反应式为_______________________________。
②用上述电池做电源，用上图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），则该电解反应的总反应的离子方程式为________________________。假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为______________（忽略溶液体积变化）。

氨在国防、工农业等领域发挥着重要作用。
（1）工业以甲烷为原料生产氨气的过程如下：
①过程Ⅰ中，有关化学反应的能量变化如下图所示

反应①为      反应（填“吸热”或“放热”），CH₄ (g)与H₂O(g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式是                   。
②CO可降低过程Ⅱ所用催化剂的催化效率，常用乙酸二氨合铜（Ⅰ）溶液吸收，其反应原理为：
，所得溶液经处理的又可再生，恢复其吸收CO能力，再生的适宜条件是               。（选填字母）。
a．高温、高压      b．高温、低压 
c．低温、低压      d．低温、高压
③下表是过程Ⅱ中，反应物的量相同时，不同条件下平衡体系中氨的体积分数

Ⅰ.根据表中数据，得出的结论是                    。
Ⅱ.恒温时，将N₂和H₂的混合气体充入2L密闭容器中，10分钟后反应达到平衡时n(N₂)= 0.1mol，
n(H₂)= 0.3mol。下列图象能正确表示该过程中相关量的变化的是         。（选填字母）。

（2）直接供氨式固体氧化物燃料电池能量转化率达85％，其结构示意图如图所示：

①负极的电极反应式是______。
②用该电池电解300ml的饱和食盐水。一段时间后，溶液pH=13(忽略溶液体积的变化)，则消耗NH₃溶液的体积是_____L。(标准状况)

硫酸铅（PbSO₄）广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿（PbS）直接制备硫酸铅粉末的流程如下：

已知：（ⅰ）PbCl₂（s）+2Cl^－(aq) PbCl₄^2-(aq) △H＞0
（ⅱ）有关物质的Ksp和沉淀时的pH如下：

Ksp		开始沉淀时pH	完全沉淀时pH
PbSO4	1.08×10^-8	Fe (OH)3	2.7	3.7
PbCl2	1.6×10^-5	Pb(OH)2	6	7.04

（1）步骤Ⅰ中生成PbCl₂的离子方程式_______，加入盐酸控制pH值小于2，原因是_______。
（2）用化学平衡移动原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因______。若原料中FeCl₃过量，则步骤Ⅱ得到的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是_______。
（3）写出步骤Ⅲ中PbCl₂晶体转化为PbSO₄沉淀的离子方程式______。
（4）请用离子方程式解释滤液2加入H₂O₂可循环利用的原因______。
（5）铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的PbSO₄分别转化为PbO₂和Pb，充电时阴极的电极反应式为_______。
（6）双隔膜电解池的结构示意简图如图所示，利用铅蓄电池电解硫酸钠溶液可以制取硫酸和氢氧化钠，并得到氢气和氧气。对该装置及其原理判断正确的是____。

A．A溶液为氢氧化钠，B溶液为硫酸
B．C₁极与铅蓄电池的PbO₂电极相接、C₂极与铅蓄电池的Pb电极相接
C．当C₁极产生标准状况下11.2 L气体时，铅蓄电池的负极增重49g
D．该电解反应的总方程式可以表示为：2Na₂SO₄＋6H₂O2H₂SO₄＋4NaOH＋O₂↑＋2H₂↑

碳酸甲乙酯（CH₃OCOOC₂H₅）是一种理想的锂电池有机电解液．生成碳酸甲乙酯的原理为：C₂H₅OCOOC₂H₅（g ）+CH₃OCOOCH₃（g）2CH₃OCOOC₂H₅（g）．其他条件相同时，CH₃OCOOCH₃的平衡转化率（α）与温度（T）、反应物配比（ R=n（C₂H₅OCOOC₂H₅）：n（CH₃OCOOCH₃）的关系如图所示．三种反应物配比分别为1：1、2：1、3：1．下列说法正确的是

A．该反应的逆反应△H＞0

B．增大反应物中CH3OCOOCH3的浓度能提高碳酸甲乙酯的平衡转化率

C．650℃，反应物配比为1：1时，平衡常数K=6

D．当C2H5OCOOC2H5与CH3OCOOC2H5生成速率比为1：2时，反应达到平衡状态

在不同温度下，向VL密闭容器中加入0.5 mol NO和0.5 mol活性炭，发生反应：
2NO(g)+C(s)N₂ (g)+CO₂ (g)  △H= —QkJ·mol^-1 (Q>0)，达到平衡时的数据如下：

温度／℃	n (C)/mol	n(CO2)/mol
T1		0. 15
T2	0. 375

下列有关说法正确的是
A．由上述信息可推知：T₁>T₂
B．T₂℃时，若反应达平衡后再缩小容器的体积，c(N₂)：c(NO)增大
C．T₁℃时，若开始时反应物的用量均减小一半，平衡后NO的转化率增大
D．T₁℃时，该反应的平衡常数

（共12分）恒温下，将a mol N₂与b mol H₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N₂ (g)+3 H₂(g)2NH₃(g)
（1）若反应某时刻t时，n _t (N₂) ="=" 13 mol，n _t (NH₃)="=" 6 mol，则a ==__________mol；
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8 L（标况下），其中NH₃的含量(体积分数)为25%，平衡时NH₃的物质的量__________；
（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比、下同），n(始)∶n(平) =__________；
（4）原混合气体中，a∶b =__________；
（5）达到平衡时，N₂和H₂的转化率之比，α(N₂)∶α(H₂)="=" __________；
（6）平衡混合气体中，n(N₂)∶n(H₂)∶n(NH₃) ==__________________。