高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量．有效控制空气中氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物显得尤为重要。
（1）在汽车排气管内安装催化转化器，可将汽车尾气中主要污染物转化为无毒的大气循环物质。
已知：①N₂（g）＋O₂（g）＝2NO（g）△H₁＝＋180．5kJ/mol
②C和CO的燃烧热（△H）分别为－393．5kJ·mol^－1和－283kJ·mol^－1。
则2NO（g）＋2CO（g）＝N₂（g）＋2CO₂（g）的△H＝______________kJ·mol^－1
（2）将0．20 molNO和0．10 molCO充入一个容积为1L的密闭容器中，反应过程中物质浓度变化如图所示。

①0－9min内的平均反应速率v（N₂）＝_____mol· L^－1·min^－1（保留两位有效数字）；第12 min时改变的反应条件可能为______________。

A．升高温度

B．加入NO

C．加催化剂

D．降低温度

②该反应在第24 min时达到平衡状态，CO₂的体积分数为__________（保留三位有效数字），化学平衡常数K＝___________（保留两位有效数字）。
（3）烟气中的SO₂可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，该溶液中c（Na^＋）＝____________（用含硫微粒浓度的代数式表示）。
（4）通过人工光合作用能将水与燃煤产生的CO₂转化成HCOOH和O₂．已知常温下0．1 mol·L^－1的HCOONa溶液pH＝10，则HCOOH的电离常数K_a＝___________。

在一定体积的密闭容器中，进行如下反应：A（g）B（g）+C（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示：

t^oC	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列问题：
（1）该反应化学平衡常数的表达式：K=                                   。
（2）在下图中用实线画出该反应的能量变化曲线，同时在此基础上用虚线画出加入催化剂后的能量变化曲线。

（3）一定温度和体积下，下列说法中能说明该反应达平衡状态的是              。
①容器内压强不变
②混合气体中c（C）不变
③混合气体的密度不变
④v（A）=v（B）
⑤化学平衡常数K不变
⑥混合气体平均式量不变
（4）反应时间（t）与容器内气体A的浓度数据见下表

时间t/min	0	1	2	4	8	16	20
C（A）/（mol·L^－1）	10.4	8.6	7.5	6.6	5.9	5.5	5.5

回答下列问题：
①2～4min内，B的平均速率为                   。
②反应达平衡时，A的转化率为                  。
③欲提高A韵平衡转化率，可以采取的措施有               。

(15分)二甲醚（DME）被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下：
①CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)         △H ₁=－90.7 kJ·mol^-1
②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)     △H ₂=－23.5 kJ·mol^-1
③CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)      △H ₃=－41.2kJ·mol^-1
回答下列问题：
（1）则反应3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)的△H＝        kJ·mol^-1。
（2）下列措施中，能提高CH₃OCH₃产率的有                  。
A．使用过量的CO       B．升高温度      C．增大压强
（3）反应③能提高CH₃OCH₃的产率，原因是                  。
（4）将合成气以n(H₂)/n(CO)=2通入1L的反应器中，一定条件下发生反应：
4H₂(g)+2CO(g) CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)△H，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示，下列说法正确的是                  。
A．△H<0
B．P₁<P₂<P₃
C．若在P₃和316℃时，起始n(H₂)/n(CO)=3，则达到平衡时，CO转化率小于50％
（5）采用一种新型的催化剂（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H₂制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为              时最有利于二甲醚的合成。
（6）图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图，a电极的电极反应式为               。

（7）甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是：CH₃OH +H₂SO₄→CH₃HSO₄+H₂O，
CH₃HSO₄+CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂SO₄。与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是                  。

下列图示与对应的叙述相符的是

A．图甲表示向CH3COOH溶液中逐步加入CH3COONa固体后，溶液pH的变化

B．图乙表示向CH3COOH溶液中加水时溶液的导电性变化，则CH3COOH溶液的pH：a＞b

C．图丙表示催化剂能改变化学反应的焓变

D．图丁表示等量NO2在容积相同的恒容密闭容器中，不同温度下分别发生反应：2NO2(g)N2O4(g)，相同时间后测得NO2含量的曲线，则该反应的△H＜0

【改编】某温度下，恒容密闭容器中，发生如下可逆反应：2 E(g) F(g) + x G(g)（正反应放热）；若起始时E浓度为a mol/L，F、G浓度均为0，达平衡时E浓度为0.5amol/L，若E的起始浓度改为2amol/L，F、G 浓度仍为0，当达到新的平衡时，下列说法正确的是

A．升高温度时，正反应速率加快，逆反应速率减慢，平衡逆向移动

B．若x=1，新平衡下E转化率为50%

C．若x=2，新平衡下F的平衡浓度为0.5a mol/L

D．若x=2，换成恒压容器，则达到平衡所需时间比恒容容器所需时间短

(17分)金属镍具有优良的物理和化学特性，是高技术产业的重要原料。
（1）羰基法提纯镍涉及的反应为：Ni（s）+4CO（g）Ni（CO）₄（g）
①当温度升高时，减小，则H     0（填“>”或“<”）。
②一定温度下，将一定量的粗镍和CO加入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________（填代号）。

若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数      （填“增大”、“不变”或“减小”），反应进行3s后测得Ni(CO)₄的物质的量为0．6mol，则0—3s内的平均反应速率v(CO)=____mol。
③要提高上述反应中CO的转化率，同时增大反应速率，可采取的措施为____________________（写出一条措施即可）。
（2）以NiS04溶液为电解质溶液进行粗镍（含Fe、Zn、Cu、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是____________（填代号）。(已知氧化性：)
a．电解过程中，化学能转化为电能
b．粗镍作阳极，发生还原反应
c．利用阳极泥可回收Cu、Pt、Au等金属
d．粗镍精炼时通过的电量与阴极析出镍的质量成正比
（3）工业上用硫化镍(NiS)作为电极材料冶炼镍。电解时，硫化镍中的硫元素以单质形态沉积在某电极附近，镍元素以Ni^2＋形态进入电解液中，如图所示。硫化镍与电源的____________（填“正极”或“负极”）相接。写出阳极的电极反应式________________。

【改编】对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。
（1）N₂、O₂和H₂相互之间可以发生化合反应，已知反应的热化学方程式如下：
N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)     H=+180．5kJ·mol^-1；
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   H =-483．6 kJ·mol^-1；
N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)   H =-92．4 kJ·mol^-1。
H₂O(g) ＝ H₂O(l)        ΔH ＝－44.0 kJ／mol
则氨的催化氧化反应生成液体水的热化学方程式为                                 。
（2）汽车尾气净化的一个反应原理为：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g) H<0。
一定温度下，将2．8mol NO、2．4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。

①增大压强，NO的平衡转化率      （填“增大”、“减小”、“不变”），0~20min平均反应速率v(NO)为       。25min时，若保持反应温度不变，再向容器中充入NO、CO₂各1．2 mol，则化学平衡将        移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
②若只改变某一反应条件X，反应由原平衡I达到新平衡II，变量Y的变化趋势如下图所示。下列说法正确的是       (填字母代号)。

（3）某化学小组拟设计以N₂和H₂为电极反应物，以HCl—NH₄Cl为电解质溶液制成燃料电池，则该电池的正极反应式为            。假设电解质溶液的体积不变，下列说法正确的是          (填字母代号)。
a．放电过程中，需要向燃料电池中补充H⁺
b．溶液中的NH₄Cl浓度增大，所以Cl^-离子浓度也增大
c．每转移6．0210²³个电子，则有标准状况下11．2L电极反应物被氧化
d．为保持放电效果，电池使用一段时间需更换电解质溶液

硫的化合物在生产和科研中发挥着重要作用。
（1）SO₂Cl₂常用于制造医药品、染料、表面活性剂等。已知：SO₂Cl₂(g)SO₂(g)＋Cl₂(g) △H＝＋97.3 kJ·mol^－1。某温度时向体积为1 L的恒容密闭容器中充入0. 20mol SO₂Cl₂，达到平衡时，容器中含0.18mol SO₂，则此过程反应吸收的热量为_____kJ，该温度时反应的平衡常数为_____。将上述所得混合气体溶于足量BaCl₂溶液中，最终生成沉淀的质量为_______。
（2）工业上制备硫酸的过程中存在反应：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g) △H＝－198kJ·mol^－1400℃，1.01×10⁵Pa，向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量SO₂和O₂，n(SO₃)和n(O₂)随时间的变化曲线如图所示。

①0～20min反应的平均速率υ(O₂)＝___________。
②下列叙述正确的是         。
a．A点υ_正(SO₂)＞υ_逆(SO₂)    
b．B点处于平衡状态
c．C点和D点n(SO₂)相同    
d．其它条件不变，500℃时反应达平衡，n(SO₃)比图中D点的值大
（3）工业上用Na₂SO₃溶液吸收烟气中的SO₂。将烟气通入1.0 mol·L^－1的Na₂SO₃溶液，当溶液pH约为6时，Na₂SO₃溶液吸收SO₂的能力显著下降，应更换吸收剂。此时溶液中c (SO₃^2－)的浓度是0.2 mol·L^－1，则溶液中c(HSO₃^－)是_________mol·L^－1。

【改编】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： Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)₄(g)，H<0。利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99．9％的高纯镍。对该反应的说法正确的是       (填字母编号)。

A．升高温度，正反应速率和逆反应速率都增大，平衡向右移动

B．缩小容器容积，平衡右移，H不变

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，化学平衡常数增大

D．当气体平均摩尔质量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与镍反应会造成镍催化剂中毒。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。
已知：C(s)+O₂(g)=CO(g)    H=-Q₁ kJmol^-1
C(s)+ O₂(g)=CO₂(g)   H=-Q₂ kJmol^-1
S(s)+O₂(g)=SO₂(g)    H=-Q₃ kJmol^-1
则SO₂与CO反应生成S的热化学方程式为：                                  。
（3）金属氧化物可被一氧化碳还原生成金属单质和二氧化碳。图（3）是四种金属氧化物（Cr₂O₃、SnO₂、PbO₂、Cu₂O)被一氧化碳还原时与温度（t）的关系曲线图。
700^oC时，其中最难被还原的金属氧化物是          (填化学式)，用一氧化碳还原该金属氧化物时，若反应方程式系数为最简整数比，该反应的平衡常数(K)数值等于              。

（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理如上图（4）所示。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，石墨II的电极反应式为               。
若该燃料电池使用一段时间后，共收集到20mol Y，则理论上转移电子        mol。

对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。
（1）N₂、O₂和H₂相互之间可以发生化合反应，已知反应的热化学方程式如下：
N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)     H=+180．5kJ·mol^-1；
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   H =-483．6 kJ·mol^-1；
N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)   H =-92．4 kJ·mol^-1。
则氨的催化氧化反应的热化学方程式为                 。
（2）汽车尾气净化的一个反应原理为：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g) H<0。
一定温度下，将2．8mol NO、2．4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。

①NO的平衡转化率为    ，0~20min平均反应速率v(NO)为          。25min时，若保持反应温度不变，再向容器中充入CO、N₂各0．8 mol，则化学平衡将        移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
②若只改变某一反应条件X，反应由原平衡I达到新平衡II，变量Y的变化趋势如下图所示。下列说法正确的是       (填字母代号)。

（3）某化学小组拟设计以N₂和H₂为电极反应物，以HCl—NH₄Cl为电解质溶液制成燃料电池，则该电池的正极反应式为               。假设电解质溶液的体积不变，下列说法正确的是          (填字母代号)。
a．放电过程中，电解质溶液的pH保持不变
b．溶液中的NH₄Cl浓度增大，但Cl^-离子浓度不变
c．每转移6．0210²³个电子，则有标准状况下11．2L电极反应物被氧化
d．为保持放电效果，电池使用一段时间需更换电解质溶液

【改编】(18分)能源的开发和利用是当前科学研究的重要课题。
（1）利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下前实现如下变废为宝的过程：
mCeO₂(m-x)CeO₂xCe+xO₂
(m-x)CeO₂xCe+xH₂O+xCO₂mCeO₂+xH₂+xCO
上述过程的总反应平衡常数表达式为              。该反应能量转化方式为             。
（2）CH₃OH、O₂和KOH溶液构成的燃料电池的负极电极反应式为                。该电池反应可获得K₂CO₃溶液，某温度下0.5molL^-1 K₂CO₃溶液的pH=12，若忽略CO₃^2-的第二级水解，则CO₃^2- +H₂OHCO₃^-+OH^-的平衡常熟K_h=         。
（3）氯碱工业是高耗能产业，下列将电解池与燃料电池相组合的工艺可以节能30％以上。

①电解过程中发生反应的离子方程式是             ，阴极附近溶液PH       (填“不变”、“升高”或“下降”)。
②如果粗盐中SO₄^2-含量较高，精制过程需添加钡试剂除去SO₄^2-，证明SO₄²‾已经完全沉淀的方法是                                                                             。
现代工艺中更多使用BaCO₃除SO₄^2-，请写出发生反应的离子方程式                              。
③图中氢氧化钠溶液的质量分数a％  b％(填“>”、‘‘=”或“<”)，，燃料电池中正极上发生的电极反应为                 。

硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在，其单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用，但硫的氧化物直接排放到大气中会造成污染。
（1）一种以铜作催化剂脱硫有如下两个过程：
①在铜的作用下完成工业尾气中SO₂的部分催化氧化，所发生反应为：
2SO₂＋2n Cu＋(n＋1)O₂＋(2－2 n) H₂O＝2n CuSO₄＋(2－2n) H₂SO₄
从环境保护的角度看，催化脱硫的意义为      ；
每吸收标准状况下11.2L SO₂，被SO₂还原的O₂的质量为      g。
②利用下图所示电化学装置吸收另一部分SO₂，并完成Cu的再生。写出装置内所发生反应的离子方程式      。

（2）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应      。
②用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是      。
（3）向等物质的量浓度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中主要含硫各物种（H₂S、HS^—、S^2—）的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）与滴加盐酸体积的关系如下图所示（忽略滴加过程H₂S气体的逸出）。

①写出图中由2到3段的反应离子方程式      。
②NaHS溶液呈碱性，若向溶液中加入CuSO₄溶液，恰好完全反应，所得溶液呈强酸性，其原因是          （用离子方程式表示）。

目前正在研究和已经使用的储氢合金有镁系合金、稀土系合金等。
（1）已知：Mg(s)+H₂(g)＝MgH₂(s)           △H₁＝－74.5 kJ·mol^－1
Mg₂Ni(s)+2H­₂(g)＝Mg₂NiH₄(s)            △H₂ ＝－64.4 kJ·mol^－1
Mg₂Ni(s)+2MgH₂(s)＝2Mg(s)+ Mg₂NiH₄(s)  △H₃，则△H₃ =     kJ·mol^－1。
（2）工业上用电解熔融的无水氯化镁获得镁。其中氯化镁晶体脱水是关键工艺之一，一种氯化镁晶体脱水的方法是：先将MgCl₂·6H₂O转化为MgCl₂·NH₄C1·nNH₃（铵镁复盐），然后在700℃脱氨得到无水氯化镁，脱氨反应的化学方程式为          。
（3）储氢材料Mg(AlH₄)₂在110～200℃的反应为：Mg(AlH₄)₂＝MgH₂+2Al+3H₂↑。生成2.7gAl时，产生的H₂在标准状况下的体积为          L。
（4）采用球磨法制备Al与LiBH₄的复合材料，并对Al－LiBH₄体系与水反应产氢的特性进行下列研究：
①下图为25℃水浴时每克不同配比的Al－LiBH₄复合材料与水反应产生H₂体积随时间变化关系图。由下图可知，下列说法正确的是        （填字母）。

a．25℃时，纯铝与水不反应
b．25℃时，纯LiBH₄与水反应产生氢气
c．25℃时，Al－LiBH₄复合材料中LiBH₄含量越高，1000s内产生氢气的体积越大
②下图为25℃和75℃时，Al－LiBH₄复合材料[w (LiBH₄)=25%]与水反应一定时间后产物的X－射线衍射图谱（X－射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。

从图中可知，25℃时Al－LiBH₄复合材料中与水完全反应的物质是    （填化学式）。
（5）储氢还可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：

①某温度下，向恒容密闭容器中加入环己烷，起始浓度为a mol·L^－1，平衡时苯的浓度为b mol·L^－1，该反应的平衡常数K＝      。
②一定条件下，下图装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。生成目标产物的电极反应式为      。

工业上用NH₃和CO₂反应合成尿素：
2NH₃（g）+ CO₂（g）CO(NH₂)₂（g）+ H₂O（g）   △H₁＝-536.1 kJ·mol^－1
（1）此反应的平衡常数表达式K＝          。升高温度，K值          （填增大、减小或不变）。
（2）其他条件不变，下列方法能同时提高化学反应速率和尿素产率的是          。

A．通入氦气	B．缩小体积
C．加入催化剂	D．除去体系中的水蒸气

（3）尿素可用于处理汽车尾气。CO(NH₂)₂（g）与尾气中NO反应生成CO₂、N₂、H₂O（g）排出。又知：4NH₃（g）+ 6NO（g）＝5N₂（g）+ 6H₂O（g）    △H₂＝-1806.4 kJ·mol^－1，写出CO(NH₂)₂（g）与NO反应的热化学方程式            。
某小组模拟工业合成尿素，探究起始反应物的氨碳比[n（NH₃）/n（CO₂）]对尿素合成的影响。在恒温下1L容器中，将总物质的量为3mol的NH₃和CO₂以不同的氨碳比进行反应，实验测得平衡体系中各组分的变化如图所示。回答问题：

（4）若a、b线分别表示NH₃或CO₂转化率的变化，其中表示NH₃转化率的是      （填a或b）线。
（5）若a、b线分别表示NH₃或CO₂转化率的变化，c线表示平衡体系中尿素体积分数的变化，求M点对应的y值（写出计算过程，结果精确到0.1）。

（1）乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法生产。
已知：甲醇脱水反应①2CH₃OH(g) ＝ CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)△H₁＝－23.9KJ·mol^－1
甲醇制烯烃反应②2CH₃OH(g) ＝ C₂H₄ (g)＋2H₂O(g)△H₂＝－29.1KJ·mol^－1
乙醇异构化反应③CH₃CH₂OH(g) ＝ CH₃OCH₃(g)) △H₃＝+50.7KJ·mol^－1
则乙烯气相直接水合反应C₂H₄ (g)＋H₂O(g)C₂H₅OH(g) △H＝               ；
（2）乙烯气相直接水合反应，在其他条件相同时，分别测得C₂H₄的平衡转化率在不同压强（P₁、P₂）下随温度变化的曲线如下图。结合曲线归纳平衡转化率-T曲线变化规律：

(a)                                 ；
(b)                                 ；
（3）若要进一步提高乙烯的转化率，可以采取的措施有         。
A．增大乙烯的浓度 
B．分离出乙醇 
C．加催化剂
（4）已知t℃时，反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO₂(g)的平衡常数K＝0.25。
①t℃时，反应达到平衡时n(CO)：n(CO₂)＝             。
②若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入x mol CO，t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%，求x的值。(写出计算步骤)