高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

为证明化学反应有一定的限度，进行如下探究活动： I．取5m1 0.1mol/L的KI溶液，滴加几滴FeCl₃稀溶液(已知：2Fe³⁺+2I^-=I₂+2Fe²⁺) Ⅱ．继续加入2ml CCl₄振荡. Ⅲ．取萃取后的上层清液，滴加KSCN溶液。
（1）探究活动I的实验现象为                                   ；
探究活动Ⅱ的实验现象为                                   。
（2）探究活动Ⅲ的意图是通过生成血红色的Fe(SCN)₃溶液，验证有Fe³⁺残留，从而证明化学反应有一定的限度，但在实验中却未见溶液呈血红色。对此同学们提出了下列两种猜想：
猜想一：Fe³⁺全部转化为Fe²⁺；
猜想二：生成的Fe(SCN)₃浓度极小，其颜色肉眼无法观察。
为了验证猜想，查阅资料获得下列信息：
信息一：乙醚微溶于水，Fe(SCN)₃在乙醚中的溶解度比在水中大，Fe(SCN)₃在乙醚中与在水中呈现的颜色相同；
信息二：Fe³⁺可与[Fe(CN)₆] ^4-反应生成蓝色沉淀，用K₄[Fe(CN)₆](黄色)溶液检验Fe³⁺的灵敏度比用KSCN更高。结合新信息，现设计以下实验方案验证猜想：
ⅰ.请完成下表实验操作、现象和结论

实 验 操 作	现 象 和 结 论
步骤一：取萃取后的上层清液滴加2滴K4[Fe(CN)6]	若产生①                 ， 则②               不成立；
步骤二：往探究Ⅲ所得溶液中加入少量乙醚，充分振荡、静置分层	若③                    ， 则④                  成立；

ⅱ.写出实验操作“步骤一”中反应的离子方程式为                                     。

(7分) 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。工业上有一种用CO₂来生产甲醇燃料的方法：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)   △H ＝ －49.0 kJ·mol^－1。某科学实验将6molCO₂和8molH₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如下图所示（实线）。

（1）a点正反应速率_______（填大于、等于或小于）逆反应速率。
（2）下列时间段平均反应速率最大的是__________。
A．0～1min        B．1～3min       C．3～8min        D．8～11min
（3）求平衡时CO₂的转化率            。
（4）在恒温恒容的条件下，下列能说明该反应已经达到平衡状态的是_______。
A．K不变                      B．容器内压强保持不变
C．v_正(H₂)＝3v_正(CO₂)           D．容器内的密度保持不变
（5）仅改变某一实验条件再进行实验，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I对应的实验条件改变是         ，曲线Ⅲ对应的实验条件改变是      。
A.升高温度   
B.增大压强  
C.加入的催化剂    
D.降低温度   
E.减小压强

氨是一种重要的化工原料，氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。
（1）传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g），ΔH<0
①该反应的平衡常数K的表达式为：K=___________。升高温度，K值______（填“增大”“减小”或“不变”）。
②不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH₃的物质的量分数见下表（N₂和H₂的起始物质的量之比为1∶3）。分析表中数据，                   （填温度和压强）时H₂转化率最高，实际工业生产中不选用该条件的主要原因是                             。

③下列关于合成氨说法正确是              （填字母）
A．使用催化剂可以提高氮气的转化率
B．寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C．由于ΔH<0、ΔS>0，故合成氨反应一定能自发进行
（2）最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法。其装置为用铂黑作为电极，加入碱性电解质溶液中，一个电极通入空气，另一电极通入氨气。其电池反应为4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，写出负极电极反应式                   。

已知NO₂和N₂O₄之间发生可逆反应： 2NO₂ (g) (红棕色)N₂O₄(g) (无色)
（1）在烧瓶A和B中盛有相同浓度的NO₂与N₂O₄的混合气体，中间用止水夹夹紧，浸入到盛有水的烧杯中，如图所示。

分别向两个烧杯中加入浓硫酸和NH₄NO₃固体，观察到的现象是：A中气体红棕色加深，B中              。这说明，当条件改变时，原来的化学平衡将被破坏，并在新的条件下建立起新的平衡，即发生          。
（2）下图是在一定温度下，某固定容积的密闭容器中充入一定量的NO₂气体后，反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。下列叙述正确的是                       。

a．t₁时，反应未达到平衡， NO₂浓度在减小
b．t₂时，反应达到平衡，反应不再进行
c．t₂～t₃，各物质浓度不再变化
d．t₂～t₃，各物质的浓度相等
e．0～t₂，N₂O₄浓度增大
f．反应过程中气体的颜色不变
（3）某容积2L的密闭容器中充入一定量的NO₂和N₂O₄的混合气体，在一定温度压强下，两者物质的量随时间变化如图所示。

①表示NO₂变化的曲线是    (填“X”或“Y”)。
②在0到1 min内用Y的浓度变化表示的该反应的
反应速率是    mol·L^－1·min^－1

（共9分）在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：2NO(g)＋O₂(g)2NO₂(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：

（1）800 ℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是________；
（2）如图中表示NO₂的变化的曲线是________。用O₂表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________。

（3）能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a．v(NO₂)＝2v(O₂)         b．容器内压强保持不变
c．v_逆(NO)＝2v_正(O₂)       d．容器内密度保持不变
（4）能使该反应的反应速率增大的是________。
a．及时分离出NO₂气体   b．适当升高温度   
c．增大O₂的浓度   d．选择高效催化剂

(14分)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：
（i）制备合成气：CH₄(g)+H₂O(g) CO(g)+3H₂(g) △H₁＝＋206.0kJ/mol
（ii）合成甲醇：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) △H₂
请回答下列问题：
（1）制备合成气：将1.0mol CH₄和2.0mol H₂O(g)通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应（i）；CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100℃时达到平衡的时间为5min，则从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为：v(H₂) ＝  。
②图中p₁  p₂（填“＜”、”“＞”或“＝”）。
③为解决合成气中H₂过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO₂，发生反应如下：
CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)，为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为  。
（2）合成甲醇：在Cu₂O/ZnO作催化剂的条件下，向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H₂(g)，发生反应(ii)，反应过程中，CH₃OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图所示。

①应（ii）需在   （填“高温”或“低温”）才能自发进行。
②据研究，反应过程中起催化作用的为Cu₂O，反应体系中含少量的CO₂ 有利于维持Cu₂O的量不变，
原因是  （用化学方程式表示）。
③在500℃恒压条件下，请在上图中画出反应体系中n(CH₃OH)随时间t变化的总趋势图。
（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：
CH₃OH(g)+CO(g)HCOOCH₃(g) ，科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是   。 (填“3.5×10⁶Pa”、“4.0×10⁶Pa”或“5.0×10⁶Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是    。

硫酰氯（SO₂Cl₂）是重要的化学试剂，可由如下反应制取：SO₂(g)+Cl₂(g) SO₂Cl₂(g)△H
针对该反应回答下列问题：
（1）已知：①SO₂(g)+Cl₂(g)+SCl₂(g) 2SOCl₂(g)△H₁=-akJ/mol
②SO₂Cl₂(g)+SCl₂(g) 2SOCl₂(g)△H₂=-bkJ/mol（a>b>0）
则△H=________kJ/mol（用a、b的代数式表示）
（2）为了提高该反应中Cl₂的平衡转化率，下列措施合理的是________（填字母序号）。

A．缩小容器体积

B．使用催化剂

C．增加SO2浓度

D．升高温度

（3）若在绝热、恒容的密闭体系中，投入一定量SO₂和Cl₂，发生该反应，下列示意图能说明t1 时刻反应达到平衡状态的是（填字母序号）。（下图中υ正、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量）

（4）若在催化剂作用下，将n molSO₂与nmolCl₂充入容积可变的密闭容器中，并始终保持温度为T，压强为P。起始时气体总体积为10L，t min时反应达到平衡状态，此时气体总体积为8L。
①在容积改变的条件下，反应速率可用单位时间内反应物或生成物的物质的量变化来表示。则υ(SO₂)= _________。
②此温度下，该反应的K=_________。
③相同条件下，若将0.5nmolSO₂与0.5nmolCl₂充入该容器，到达平衡状态时，混合物中SO₂Cl₂的物质的量是_________。
（5）该反应的产物SO₂Cl₂遇水发生剧烈水解生成两种强酸，写出其化学方程式_______________；已知于水所得溶液中逐滴加入AgNO₃稀溶液时，最先产生的沉淀是______。

以化学反应原理为依据，以实验室研究为基础，可以实现许多化工生产。
I分解水制取氢气的工业制法之一是“硫-碘循环法”，主要涉及下列反应：

（1）分析上述反应，下列判断正确的是____。
a. 循环过程中产生1的同时产生
b. 反应①中还原性比强
c. 循环过程中需补充
d. 反应③易在常温下进行
（2）在一定温度下，向2L密闭容器中加入，发生反应②.物质的量随时间的变化如图所示。内的平均反应速率的转化率=_______

（3）恒温恒容条件下，硫发生转化的反应过程和能量关系如图所示。

请回答下列问题：
①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式_______;
②恒温恒容时，和充分反应，放出热量的数值比_____（填“大”、“小”或“相等”）
II．氮化硅（）是一种新型陶瓷材料，工业上有石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：

（1）该反应平衡常数的表达式为K=_______.升高温度，其平衡常数_________（填“增大”、“减少”或“不变”）。
（2）该化学反应速率与反应时间的关系如图所示

时引起突变的原因是_____，引起变化的因素是_____,时引小变化、大变化的原因是_________.

目前，“低碳经济”备受关注，CO₂的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：它所对应的化学反应为：               。
（2）—定条件下，将C（s)和H₂O（g)分别加入甲、乙两个密闭容器中，发生（1）中反应：其相关数据如下表所示：

容器	容积/L	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
C（s)	H2O（g)	H2（g)
甲	2	T1	2	4	3.2	8
乙	1	T2	1	2	1.2	3

①T₁℃时，该反应的平衡常数K=
②乙容器中，当反应进行到1.5min时，H₂O（g)的物质的量浓度      （填选项字母）。
A.=0.8mol·L^-1     B.=1.4mol·L^-1   
C.<1.4mol·L^-1     D.>1.4mol·L^-1
③丙容器的容积为1L，T₁℃时，按下列配比充入C（s)、H₂O（g)、CO₂（g)和H₂（g)， 达到平衡时各气体的体积分数与甲容器完全相同的是              （填选项字母）。
A.0.6mol1.0mol0.5mol1.0mol
B.0.6mol2.0mol0mol0mol
C.1.0mol2.0mol1.0mol2.0mol
D.0.25mol0.5mol0.75mol1.5mol
（3）将燃煤废气中的CO₂转化为甲醚的反应原理为：
2CO₂（g) + 6H₂（g)CH₃OCH₃（g) + 3H₂O（g)
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率见下表：

投料比[n（H2) / n（CO2)]	500 K	600 K	700 K	800 K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

①该反应的焓变△H     0，熵变△S    0（填＞、＜或＝）。
②用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式         。
若以1.12 L·min^-1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为-24.9 ℃），用该电池电解500 mL 2 mol·L^-1 CuSO₄溶液，通电0.50 min后，理论上可析出金属铜        g。

CO₂和CH₄是两种重要的温室气体．通过CH₄和CO₂反应可以制造价值更高的化学品。
（1）25℃时．以镍合金为催化剂，向4L容器中通人6 mol CO₂,4mol 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：

①在该条件下达平衡时，CH₄的转化率为____________.
②已知①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （g）    ΔH= -890.3KJ/mol
②CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）          ΔH= +2.8KJ/mol
③2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）       ΔH= -566.0KJ/mol
求反应CO₂（g）+ CH₄（g）2CO（g） +2H₂（g）的ΔH=___________KJ/mol
（2）用Cu₂Al₂O₄做催化剂,一定条件下发生反应：CO₂＋CH₄（g）CH₃COOH温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率如图，请回答下列问题：

①250-300⁰C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条）。
（3）Li₄SiO₄可用于吸收、释放CO₂，原理是,500⁰C时CO₂与Li₂SiO₄接触生成Li₂CO₃;平衡后加热至700⁰C ,反应逆向进行，放出CO₂，Li₄SiO₄再生，将该原理用化学方程式表示（请注明正反应方向和逆反应方向的条件）：     。
（4）钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠（Na₂Sx）分别作为两个电极的反应物．多孔固体Al₂O₃陶瓷（可传导Na^＋）为电解质，其反应原理如下图所示：
①根据下表数据，请你判断该电池工作的适宜温度应控制在   范围内（填字母序号）。

②放电时电极A为    极。
③充电时，总反应为Na₂S_x="2Na+xS" （3<x<5）．则阳极的电极反应式为     。

(14分)硝酸厂废气、汽车尾气中的氮氧化物可污染大气，现有几种消除氮氧化物的方法如下：
目前，消除氮氧化物污染有多种方法。
（1）方法一：CH₄催化还原法。已知：
①CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH₁＝－574 kJ·mol^－1
②CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH₂
③H₂O(g)＝H₂O(l) ΔH₃＝－44 kJ·mol^－1
现有一混合气体中NO与NO₂的体积比为3：1，用22．4L（标准状况下）甲烷气体催化还原该混合气体，恰好完全反应（已知生成物全部为气态），并放出1042．8KJ的热量，则ΔH₂为_____________；写出CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂(g) 、CO₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式_________________________。
（2）方法二：活性炭还原法。
某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T₁℃)条件下反应，只生成甲和乙，甲和乙均为参与大气循环的气体，且反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

由以上信息可知：
①该原理的化学方程式为____________________________________________________.
②该温度下的平衡常数K=_____________________________。(保留小数点后两位有效数字)
③若20min后升高温度至T₂℃，达到平衡后，若容器中NO、甲、乙的浓度之比为1:1:1，则该反应的ΔH_____0 。(填＂＞＂、＂＜＂、＂=＂)
（3）方法三：NH₃催化还原氮氧化物（SCR技术)。该技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。
反应原理为：2NH₃(g)＋NO(g)＋NO₂(g)2N₂(g)＋3H₂O(g) 每生成1molN₂转移的电子数为_____________________________________________________________。
（4）方法四：ClO₂氧化氮氧化物。其转化流程如下：

已知反应Ⅰ的化学方程式为2NO+ ClO₂+ H₂O ＝ NO₂+ HNO₃+ HCl，则反应Ⅱ的化学方程式是          。

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）+3H₂(g) 2NH₃(g)
（1）若反应进行到某时刻t时，n(N₂)="13" mol，n (NH₃)="6" mol， a="________" 。
（2）反应达到平衡时，混合气体的体积为716．8L（标况下），其中NH₃的含量（体积分数）为25%。n(NH₃) __________。
（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）将1molN₂和3molH₂合成NH₃反应时，下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是（填标号）_________ ；

A．容器内的总压强不随时间而变化

B．反应后混合气体的密度不再发生变化

C．三种气体的浓度相等且保持不变

D．NH3的分解速率与生成速率相等

E、混合气体的平均相对分子质量不再发生变化

甲醇是一种重要的可再生能源。
（1）已知2CH₄(g)+O₂(g)=2CO(g)+4H₂(g)     ΔH ="a" KJ/mol
CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH(g)      ΔH ="b" KJ/mol
试写出由CH₄和O₂制取甲醇的热化学方程式：                          。
（2）还可以通过下列反应制备甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)。
甲图是反应时CO和CH₃OH(g)的浓度随时间的变化情况。从反应开始到达平衡，用H₂表示平均反应速率υ(H₂)=                  _{_}。

（3）在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO和20 mol 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20 L。如果反应开始时仍充入10 molCO和20 molH₂，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，则写出电池总反应的离子方程式：___________________。
②若电解质溶液中KOH的物质的量为0.8 mol，当有0.5 mol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              。

汽车尾气里含有的NO气体是由内燃机燃烧时产生的高温引起氮气和氧气反应所致： N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)  ΔH>0。已知该反应在2404℃时，平衡常数K＝6.4×10^－3。
请回答下列问题。
（1）该反应的平衡常数表达式为____________________________________。
（2）该温度下，向2 L密闭容器中充入N₂和O₂各1mol，平衡时，N₂的转化率是________%(保留整数)。
（3）该温度下，某时刻测得容器内N₂、O₂、NO的浓度分别为2.5×10^－1 mol/L、4.0×10^－2 mol/L和3.0×10^－3 mol/L，此时反应________(填“处于化学平衡状态”、“向正方向进行”或“向逆方向进行”)，理由是_____________________。
（4）将N₂、O₂的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，如图变化趋势正确的是________。

向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N₂和O₂，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比，此时平衡混合气中NO的体积分数_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。

工业上以氨气为原料(铂铑合金网为催化剂)催化氧化法制硝酸的过程如下：

（1）已知反应一经发生，铂铑合金网就会处于红热状态。写出氨催化氧化的化学方程式：_____。当温度降低时，化学平衡常数K值________(填“增大”“减小”或“无影响”)。
（2）氨气是制取硝酸的重要原料，合成氨反应的化学方程式如下：N₂＋3H₂2NH₃，该反应在固定容积的密闭容器中进行。
①下列各项标志着该反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。

A．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2

B．v正(N2)＝v逆(H2)

C．容器内压强保持不变

D．混合气体的密度保持不变

②若在恒温条件下，将N₂与H₂按一定比例混合通入一个容积为2 L固定容积的密闭容器中，5 min后反应达平衡时，n(N₂)＝1.0 mol，n(H₂)＝0.8 mol，n(NH₃)＝0.8 mol，则反应速率v(H₂) ＝_____，平衡常数＝________。
③若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将    (填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度    (填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。