高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

(16分)氨气是一种重要的基础化工原料，用途广泛。
（1）在微电子工业中，氨水可作刻蚀剂H₂O₂的清除剂，产物不污染环境。该反应的化学方程式为2NH₃ + 3H₂O₂=         +6H₂O
（2）工业中常用以下反应合成氨：N₂+3H₂2NH₃ △H＜0。某实验室在三个不同条件的密闭容器中，分别加入N₂和H₂，浓度均为c(N₂) =" 0.100mol/L," c(H₂) = 0.300mol/L，进行反应时, N₂的浓度随时间的变化如图①、②、③曲线所示。

该反应平衡常数的数学表达式为            ；实验②平衡时H₂的转化率为_____       。
（3）据图所示，②、③两装置中各有一个条件与①不同。请指出，并说明判断的理由。
②条件：_______     理由：                                     ________
③条件：_______     理由：                                     ________

现代工业将煤炭气化，既可以提高燃料的利用率、减少CO、SO₂等的排放，又可以扩大水煤气的广泛用途。
⑴已知：2C(s)+O₂(g)＝2CO(g)；ΔH₁ ,  2H₂(g)+O₂(g)＝2H₂O(g)；ΔH₂ 。
则反应C(s)+H₂O(g) CO(g)+H₂(g)；ΔH＝   ▲  。（用含ΔH₁、ΔH₂的代数式表示）
⑵CO和H₂在一定条件下合成甲醇的反应为：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH（g）；ΔH₃。现在容积均为1L的a、b、c、d、e五个密闭容器中分别充入1mol CO和2mol H₂的混合气体，控温，进行实验，测得相关数据如下图1和图2。

①该反应的ΔH₃    ▲   0（选填“＜”、“＞”或“=”，下同），K₁  ▲ K₂。
②将容器c中的平衡状态转变到容器d中的平衡状态，可采取的措施有  ▲  。
⑶某燃料电池以CO为燃料，以空气为氧化剂，以熔融态K₂CO₃为电解质。写出该燃料电池负极的电极反应式：         ▲          。

工业合成氨反应：N₂+3H₂ 2NH₃，在一定条件下已达到平衡状态。
（1）若降低温度，会使上述平衡向生成氨的方向移动，生成每摩尔氨的反应热数值是46.2KJ/mol,则该反应的热化学方程式为                                   。
（2）若在恒温条件下，将N₂与H₂按一定比例混合的气体通入一个容积为2升固定容积的密闭容器中，5分钟后反应达平衡时，n(N₂)="1.2mol," n(H₂)="1.2mol," n (NH₃)=0.8mol,则反应速率V（N₂）=           mol·L^-1·min^-1，H₂的转化率=           ，平衡常数=            。若保持容器的温度和容积不变，将上述平衡体系中的混合气体的浓度增大1倍，则平衡            （填向左﹑向右或不移动）移动。
（3）若在恒温恒压条件下，将1 molN₂与3 molH₂的混合气体通入一个容积可变的容器中发生反应，达平衡后，生成a molNH₃,这时N₂的物质的量为            mol,（用含a的代数式表示）；若开始时只通入N₂与H₂，达平衡时生成3amolNH₃，则开始时应通入N₂ 3mol,H₂ =        mol(平衡时NH₃的质量分数与前者相同)；若开始时通入x molN₂﹑6molH₂和2mol NH₃，达平衡后，N₂和NH₃的物质的量分别为y mol和3a mol,则x=        mol,y=        mol（用含a的代数式表示）

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）右图是N₂和H₂反应生成2molNH₃过程中能量变化示意图，请计算每生成1molNH₃放出热量为         ；

20090304

（2）在体积为2L的密闭容器中，进行如下化学反应：
N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）  △H＜0，得到如下数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol	2分钟/mol	平衡常数
H2	N2	NH3
1	298	6	2	1.2	4.1×10^6
2	398	3	1	0.8	K1

请回答下列问题：
① 反应的平衡常数表达式为                   ；
K₁的相对大小，K₁_______4.1×10⁶（填写“＞”“＝”或“＜”）；
②实验1中以υ(H₂) 表示的反应速率为             ；
③下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的是        （填序号字母）；

A．容器内N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1∶3∶2

B．υ（N2）（正）＝3υ（H2）（逆）

C．容器内压强保持不变

D．混合气体的密度保持不变

（3）NH₄Cl溶液呈酸性，这是由于NH₄^＋水解的缘故。则NH₄Cl在重水（D₂O）中水解的离子方程式是                                           。

Ⅰ.已知溶液导电性与其中离子浓度有定量关系。某兴趣小组设计了以下装置和方法测定空气中SO₂含量。你认为可行的操作是________________(填序号)

Ⅱ.Fe²⁺、SO₃^2-和I^-都具有还原性。为了比较其还原性强弱，进行以下探究并回答：
（1）已知：①还原性：SO₃^2-> Fe²⁺；②FeSO₃难溶于水。
（2）在（1）的基础上，完成下列假设。
假设1，还原性：I^->SO₃^2-> Fe²⁺；
假设2，还原性： SO₃^2-> I^- >Fe²⁺；
假设2，还原性： ______________________。
(3)实验探究：现对假设2进行探究。完成实验步骤以及预期的现象和结论。
限选以下试剂：0.1mol/L Na₂SO₃、0.1mol/L KI、0.1mol/L FeCl₃、10%KSCN、新制饱和氯水、淀粉溶液、稀HNO₃、1mol/L HCl、1mol/L BaCl₂

实验操作	预期的现象及结论
步骤1：取1mL0.1mol/L Na2SO3和1mL0.1mol/L KI溶液于试管中，混合后滴入2~3滴新制氯水，振荡。
步骤2：____________________________ _____________________________________	____________________________________ _______________________________________
步骤3：取1mL0.1mol/L KI和1mL0.1mol/LFeCl2溶液于试管中，混合后滴入2~3滴新制氯水，振荡。
步骤4：____________________________ _____________________________________	____________________________________ _______________________________________

 

（ 14分）在T℃条件下，向1L固定体积的密闭容器M中加入2 mol X和1 mol Y，发生如下反应：2X（g） + Y（g） a Z（g） + W（g） △H = －Q kJ·mol^－1 （Q>0）
当反应达到平衡后，反应放出的热量为Q₁ kJ，物质X的转化率为α；若平衡后再升高温度，混合气体的平均相对分子质量减小，则:
（1）化学计量数a的值为           。
（2）写出该反应平衡常数K的表达式           （a必须用具体的值表示）。
（3）下列说法中能说明该反应达到了化学平衡状态的是        。
A.容器内压强一定         B.容器内气体的密度一定
C.容器内Z分子数一定     D.容器内气体的质量一定
（4）X的转化率α＝　　            ，Y的平衡浓度为             。（均用含Q、Q₁的代数式表示）
（5）维持温度不变，若起始时向容器中加入的物质的量如下列各项，则反应达到平衡后放出的热量仍为Q₁ kJ的是      （稀有气体不参与反应）。
A．2 molX、1mol Y、1molAr
B．a molZ、1mol W
C．1 molX、0.5mol Y、0.5a molZ、0.5 mol W
D．2 molX、1mol Y、1molZ

氮化硅（Si₃N₄）是一种新型陶瓷材料，它可由SiO₂与过量焦炭在1300-1700^oC的氮气流中反应制得3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g） Si₃N₄（s）+6CO（g）
（1）上述反应氧化剂是                ，已知该反应每转移1mole^—，放出132．6kJ的热量，该方程式的∆H =                 。
（2）能判断该反应（在体积不变的密闭容器中进行）已经达到平衡状态的是（       ）
A．焦炭的质量不再变化               B．N₂和CO速率之比为1:3
C．生成6molCO同时消耗1mol Si₃N₄    D．混合气体的密度不再变化
（3）下列措施中可以促进平衡右移的是（       ）
A．升高温度                   B．降低压强                   
C．加入更多的SiO₂                      D．充入N₂
（4）该反应的温度控制在1300-1700^oC的原因是             。
（5）某温度下，测得该反应中N₂和CO各个时刻的浓度如下，求0—20 min内N₂的平均反应速率           ，该温度下，反应的平衡常数K＝               。

时间/min	0	5	10	15	20	25	30	35	40	45
N2浓度/mol·L^-1	4．00	3．70	3．50	3．36	3．26	3．18	3．10	3．00	3．00	3．00
CO浓度/mol·L^-1	0．00	0．90	1．50	1．92	2．22	2．46	2．70	—	—	—

 

反应①  Fe(s)+CO₂(g)===FeO(s)+CO(g)；△H₁=" a" kJmol^-1
反应②  CO(g)+1/2O₂(g)===CO₂(g)；△H₂=" b" kJmol^-1
测得在不同温度下，在密闭容器中进行的反应①的平衡常数K值随温度的变化如下：

（1）反应①的化学平衡常数表达式为                  ，a      0（填“>”、“<”或“="”）。" 在 500℃2L 密闭容器中进行反应①，Fe 和 CO₂的起始物质的量均为4mol，10min后达到平衡状态，平衡时CO₂的转化率为            ，用CO表示的化学反应速率为              。
（2）700℃反应①到平衡，要使该平衡向右移动，其它条件不变时，可以采取的措施有         （填序号）。

A．缩小反应器体积

B．通入CO2

C．升高温度到900℃

D．使用合适的催化剂

（3）下列图像符合反应①的是       （填序号）（图中v是速率、为混合物中CO的含量，T为温度）。

（4）由反应①和②可求得反应2Fe(s)+O₂(g)===2FeO(s) △H₃中的△H₃=           （用含a、b的代数式表示）。
（5）如下图是甲醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结示意图，则a处通入的是
    （填“甲醇”或“氧气”），b处电极上发生的电极反应是：           

（1）一定温度下，在恒容密闭容器中NO₂与O₂反应如下：4NO₂(g)＋O₂(g) 2N₂O₅(g)；
若已知K_350℃< K_300℃,则该反应是_______反应（填“吸热”或“放热”）。
反应达平衡后，若再通入一定量NO₂，则平衡常数K将______，NO₂的转化率    （填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）若初始时在恒容密闭容器中加入N₂O₅，下表为N₂O₅分解反应在一定温度下不同时间测得N₂O₅浓度的部分实验数据：

t/s	0	500	1000
c(N2O5)/mol·L^－^1	5.00	3.52	2.48

①      写出该反应的平衡常数表达式：K＝                   。
②1000 s内N₂O₅的分解速率为                           。
③若每有1molN₂O₅分解，放出或吸收QkJ的热量，写出该分解反应的热化学方程式                             。

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇： CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)。
（1）分析该反应并回答下列问题：
①平衡常数表达式为K=                  。
②下列各项中，不能够说明该反应已达到平衡的是______________（填序号）。
a. 恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化
b. 一定条件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等
c. 一定条件下，CO、H₂和CH₃OH的浓度保持不变
d. 一定条件下，单位时间内消耗2 mol CO，同时生成1 mol CH₃OH
（2）下图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①该反应的焓变ΔH____________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。
②T₁和T₂温度下的平衡常数大小关系是K₁____________K₂(填“＞”、“＜”或“＝”)。
③若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是______________。
a. 升高温度b. 将CH₃OH(g)从体系中分离
c. 使用合适的催化剂d. 充入He，使体系总压强增大
（3）已知在常温常压下：
① 2CH₃OH(l)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)ΔH＝-a kJ·mol^-1
② 2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) ΔH＝-b kJ·mol^-1
③ H₂O(g)= H₂O(l) ΔH＝-c kJ·mol-1
则，CH₃OH(l)+O₂(g) =CO(g)+2H₂O(l)  ΔH＝______________kJ·mol^-1。
（4） 2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

①该电池工作时，b口通入的物质为____________, c口通入的物质为__________。
②该电池正极的电极反应式为:_______________________________。
③工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO₂时，有___________N_A个电子转移。

（5）以上述电池做电源，用上图所示装置，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示）：
_______________________________________________________，
_______________________________________________________。

常温下，将0.02molNaOH和0.1molNH₄Cl溶于水配成1L溶液，
（1）该溶液中存在的三个平衡体系为_______        __ 、_                 _、 _____  _   _  ___。
（2）溶液中共有          种不同的粒子。
（3）物质的量之和为0.1mol的两种粒子是___    __、          。

(8分)常温下，关于下列两个反应：
a．0.1mol/L醋酸溶液：CH₃COOH  CH₃COO^-＋H⁺
b．0.1mol/L醋酸钠溶液：CH₃COO^-＋H₂O  CH₃COOH＋OH^-
(1)两式到达平衡后，在a中加入一定量的水后，平衡向________________移动，溶液的pH______(填“升高”“降低”“不变”)
(2)向b中加入同浓度的醋酸钠溶液，溶液的pH将_______(填“升高”“降低”“不变”)，若加入少量的CH₃COOH，使溶液中c(Na⁺)＝c(CH₃COO^-)，则溶液的pH为_______(填数值)。

(16分)
运用化学反应原理研究氮、氧等元素的单质及其化合物的反应有重要意义。
Ⅰ．(1)一定温度和压强下，反应N₂(g) + 3H₂(g) 2NH₃(g)达到化学平衡状态。若向平衡体系中通入氩气，平衡           (填“向左”、“向右”或“不”)移动；若使用活性更强的催化剂，该反应的ΔH         (填“增大”、“减小”或“不改变”)。
(2)在一定温度和压强下，已知：
O₂ (g) = O₂⁺ (g) + e^-；H₁=" 1175.7" kJ/mol
PtF₆ (g) + e^- = PtF₆^- (g)；H₂=" ―771.1" kJ/mol
O₂PtF₆ (s) = O₂⁺ (g) + PtF₆^- (g)；H₃=" 482.2" kJ/mol
则反应O₂ (g) + PtF₆ (g) = O₂PtF₆(s)；H="_____________" kJ/mol。
Ⅱ．现有常温下的六种溶液：①0.01 mol/L CH₃COOH溶液；②0.01 mol/L HCl溶液；③pH=12的氨水；④pH=12的NaOH溶液；⑤0.01 mol/L CH₃COOH溶液与pH=12的氨水等体积混合后所得溶液；⑥0.01 mol/L HCl溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合所得溶液。
(1)⑤、⑥溶液比较，pH较大的是            。
(2)六种溶液中，水的电离程度相同的是______________。
(3)若②、③混合后所得溶液pH=7，则消耗溶液的体积：②________ ③(选填“＞”、“＜”或“＝”)。
(4)稀释相同倍数后，溶液的pH：①     ②，③     ④(选填“＞”、“＜”或“＝”)。

工业制硝酸的主要反应是：4NH₃(g)+5O₂(g) 4NO(g)+6H₂O (g)+1025 kJ
（1）该反应的平衡常数表达式为K=________________；升高温度K值__________ （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）若反应物起始的物质的量相同，下列关系图错误的是________ （填字母序号）。

（3）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量浓度如下表：

时间／浓度	c(NH3)(mol/L)	C(O2)(mol/L)	C(NO)(mol/L)
起始	0.8	1.6	0
第2min	0.6	a	0.2
第4min	0.3	0.975	0.5
第6min	0.3	0.975	0.5
第8min	0.8	1.6	0.5

①起始时物料比c (O₂)：c (NH₃)＞1.25，其原因是_________________________。
②反应在第2min到第4min时O₂的平均反应速率为______________ mol/L·min；
③反应在第2min改变了反应条件，改变的条件可能是 ________ （填字母序号）。
a．使用催化剂   b．升高温度   c．增大压强   d．增加O₂的浓度
④反应在第8min改变的反应条件可能是_______________________________。

已知：N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）△H＝－92.4kJ/mol，这是目前普遍使用的人工固氮的方法。请回答下列问题：
(1)450℃时，往一个2L的密闭容器中充入2. 6mol H₂和1mol N₂， 反应过程中对NH₃的浓度进行检测，得到的数据如下表所示：

时间/min	5	10	15	20	25	30
c(NH3)/mol·L^—1	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

①5 min内，消耗N₂的平均反应速率为_______________，此条件下该反应的化学平衡常数K=_______________；反应达到平衡后，若往平衡体系中加入H₂、N₂和NH₃各2mol，此时该反应的v（N₂）_正_______________v（N₂）_逆（填写“>”、“=”或“<”=）。
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是__________（填序号字母）
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      E.容器内混合气体的平均分子量不变
③若改变某一条件，达新平衡时n(H₂)="1.60mol" ，下列说法正确的是_____________。
A.平衡一定正向移动            B.可能是向容器中加入了一定量的H₂气体
C.可能是降低了容器的温度      D.可能是缩小了容器的体积
（2）450℃时，在另一密闭容器中进行上述合成氨的反应，各物质的起始浓度和平衡浓度如下表所示：

	N2	H2	NH3
起始浓度（mol/L）	0.2	0.3	0.2
平衡浓度（mol/L）	a	b	c

请回答：
①各物质的平衡浓度可能是_______________．
A．c="0.5mol/L  " B．b="0.5mol/L    " C．c="0.4mol/L  " D．a=0.3mol/L
②a的取值范围是：_______________．
③请用数学表达式表示下列量之间的关系：
(I)a与b的关系：_______________。
(Ⅱ)a、b、c的关系：_______________。
(3) 根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水可发生下列反应：2N₂（g）＋6H₂O(l) 4NH₃（g）＋3O₂（g），此反应的△S__________0（填“”、 “”或“=”）， △H＝_____________。
（已知：H₂的燃烧热为285.8 kJ/mol）