高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

(10分每空2分)室温下，在一个容积为1L的密闭容器中，充入1molN₂和3molH₂，发生如下反应：N₂+3H₂2NH₃，5min后到达平衡，平衡后混合气体的压强为起始压强的3\4，此时放出的热量为 42KJ,则：
（1）平衡时N₂的物质的量为         mol
（2）5min内用H₂表示的反应速率为          mol/(L.min）
（3）若向该1L密闭容器中再充入1molN₂，则H₂的转化率             （填变大、变小或不变）
（4）写出N₂和H₂反应生成NH₃的热化学反应方程式：
（5）写出该反应的平衡常数的表达式：

铁是当代社会中用量最大的金属之一。磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一，发生的主要反应为：Fe₃O₄（s）+4CO3Fe（s）+4CO₂
（1）已知：①Fe₃O₄（s）+4C（石墨）3Fe（s）+4CO（g）   ΔH=+646.0 kJ/mol
②C（石墨）+CO₂（g）2CO（g）    ΔH=+172.5 kJ/mol
由Fe₃O₄（s）与CO反应生成Fe（s）的热化学方程式是             。
（2）T℃时，在 2L恒容密闭容器中，加入Fe3O4、CO各1.0 mol ，10 min反应达到平衡时，容器中CO₂的浓度是0.4 mol /L。
①能证明该反应达到化学平衡的是        （选填字母）。
a．容器内压强不再变化           
b．容器内CO、CO₂物质的量比为1 : 1
c．容器内气体的质量不再变化     
d．生成CO₂的速率与消耗CO的速率相等
②CO的平衡转化率是       。
③l0 min内，反应的平均反应速率v (CO2)=            。
④欲提高该反应中CO的平衡转化率，可采取的措施是       （选填字母）。
a．提高反应温度              b．移出部分CO2
c．加入合适的催化剂          d．减小容器的容积
⑤T℃时，该反应的平衡常数K=       。

红磷P(s)和Cl₂ (g)发生反应生成PCl₃(g)和 PCl₅(g)，反应过程如下。
2P(s) + 3Cl₂(g) = 2PCl₃(g)     △H=－612kJ/mol
2P(s) + 5Cl₂(g) = 2PCl₅(g)     △H=－798kJ/mol
请回答下列问题。
（1）气态 PCl₅生成气态PCl₃和Cl₂的热化学方程式为                            。
（2）PC1₅生成 PCl₃和Cl₂是一个可逆反应，向5.0L密闭容器中充入0.1 md PCl₅(g)，反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化关系如图所示。

①实验b中PCl₅的平衡分解率为             ，其他条件不变，在该实验中再加入 0.1 mol PCl₅ (g) ，平衡分解率            （填“增大”、“减小”或“不变”）。
②与实验a相比，c改变的条件是            ，判断依据是                         。
（3）PCl₅露置于潮湿空气中，能水解生成两种中学化学常见酸，其化学方程式为            。
（4）人的牙齿表面有一层釉质，其组成为羟基磷灰石 Ca₅( PO₄)₃OH(K_sp=6.8×10^－37)。为了防止蛀牙，人们常使用含氟离子的牙膏，其中的氟化物可使轻基磷灰石转化为氟磷灰石Ca₅( PO₄)₃F(K_sp=1.0×10^－60)。写出该反应的离子方程式                 ，该反应的平衡常数为             。

(8分)元素周期表中第ⅦA族元素的单质及其化合物的用途广泛。
（1）Cl₂的电子式是       。新制的氯水可用于漂白，工业上将氯气制成漂白粉的目的是         ，漂白粉是一种       (填“混合物”或“纯净物”)。
（2）碘元素在元素周期表中的位置是                 ；为防缺碘，食盐中常添加碘酸钾，该物质内存在         键(填化学键类型)。
（3）溴单质是唯一常温下呈液态的非金属单质，液溴的保存通常采取的方法是       。
（4）已知：X₂(g)＋H₂(g)2HX(g)   (X₂表示Cl₂、Br₂和I₂)。下图表示平衡常数K与温度T的关系。

①H表示X₂与H₂反应的晗变，H    0。(填“＞”、“＜”或“＝”)
②曲线a表示的是        (填“Cl₂”、“Br₂”或“I₂”)与H₂反应时K与T的关系。

(16分)“C 1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质(如CO、CO₂、CH₄、CH₃OH、HCOOH等)为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。
（1）一定温度下，在两个容积均为2L的密闭容器中，分别发生反应：
CO₂ (g)+3H₂(g)CH₃OH g)+H₂O(g)  △H=-49．0kJ／mol。相关数据如下：

请回答：
①a=_______。
②若甲中反应10s时达到平衡，则用CO₂来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是_________mol·L^-1·S^-1
（2）甲烷的一个重要用途是制取H₂，其原理为：CO₂ (g)+ CH₄ (g) 2CO(g)+2H₂(g)在密闭容器中通入等物质的量浓度的CH₄与CO₂在一定条件下发生反应，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示，则压强P₁______P₂(填“大于”或“小于”)；压强为P2时，在y点：
(正)_________(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)。

（3）一定条件下，治理汽车尾气的反应是 。在恒温恒容的密闭容器中通入的混合气体，发生上述反应。下列图像正确且能说明反应在进行到时刻一定达到平衡状态的是__________(选填字母)。

（4）甲酸(HCOOH)是一种弱酸，现用0.1mol·L^-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20.00mL、浓度均为0.1mol·L^-1叫的盐酸和甲酸溶液，滴定曲线如下：

滴定开始前，三种溶液中由水电离出的c(H⁺)最大的是_________；V₁和V₂的关系V₁_________V₂(填“>”、“=”或“<”)；M点对应的溶液中，各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是_________。

以下是处于研究阶段的“人工固氮”的新方法．N₂在催化剂表面与水发生反应：
2N₂（g）+6H₂O（l）⇌4NH₃（g）+3O₂（g）    △H="+" 1530.4kJ/mol；完成下列填空：
（1）该反应平衡常数K的表达式       ．
（2）上述反应达到平衡后，保持其他条件不变，升高温度，重新达到平衡，则      ．
a．平衡常数K增大
b．H₂O的浓度减小
c．容器内的压强增大
d．v_逆（O₂）减小
（3）研究小组分别在四个容积为2升的密闭容器中，充入N₂ 1mol、H₂O 3mol，在催化剂条件下进行反应3小时．实验数据见下表：

序号	第一组	第二组	第三组	第四组
t/℃	30	40	50	80
NH3生成量/（10^﹣6mol）	4.8	5.9	6.0	2.0

第四组实验中以NH₃表示反应的速率是     ，与前三组相比，NH₃生成量最小的原因可能是      ．
（4）氨水是实验室常用的弱碱．
①往CaCl₂溶液中通入CO₂至饱和，无明显现象．再通入一定量的NH₃后产生白色沉淀，此时溶液中一定有的溶质是     ．请用电离平衡理论解释上述实验现象                        ．
②向盐酸中滴加氨水至过量，该过程中离子浓度大小关系可能正确的是      ．
a．c（C1^﹣）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^﹣）  
b．c（C1^﹣）＞c（NH₄⁺）=c（OH^﹣）＞c（H⁺）
c．c（NH₄⁺）＞c（OH^﹣）＞c（C1^﹣）＞c（H⁺） 
d．c（OH^﹣）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（C1^﹣）

(12分)近年来我国汽车拥有量呈较快增长趋势，NO_x是汽车尾气中的主要污染物之一。
（1）汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

①写出该反应的热化学方程式     ，该反应的△S   0（填“＞”、“＜”或“=”）；
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）氮气是合成氨的原料之一，合成氨反应：N₂(g)+3H₂ (g) 2NH₃(g) △H＜0，500℃时将1molN₂与1molH₂充入容积为1L的密闭容器中发生反应，达到平衡后NH₃的体积分数为20%。若升高温度至800℃，达到新的平衡时，H₂的转化率      （填“增大”、“减小”或不变，下同），N₂的体积分数        。
（3）在汽车上安装高效催化转化器，将有毒气体转化为无毒气体，可有效降低NO_x的排放。某研究性学习小组用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)(×10^－4mol·L^-1)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)(×10^－3 mol·L^-1)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

请回答下列问题：
①写出反应的化学方程式       。
②前2 s内的平均反应速率ν(N₂) =     。

【改编】甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（1）已知：CO(g)＋1/2O₂(g)＝CO₂(g)    △H＝—283 kJ·mol^—1
2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(l)    △H＝—285.8 kJ·mol^—1
CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g) ＋2H₂O(l)    △H＝—725kJ·mol^—1
则反应CO(g)＋2H₂(g)＝CH₃OH(l)的△H=_______。
（2）工业上合成甲醇一般采用下列反应：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）   △H="—a" kJ/mol（a＞0），H₂的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。

压强：P₁            P₂（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（3）在容积固定的密闭容器中发生CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g） △H="—a" kJ/mol（a＞0），各物质的浓度如下表：

浓度mol/L 时间/min	c(CO)	c(H2)	c(CH3OH)
0	0.8	1.6	0
2	0.6	1.2	0.2
4	0.3	0.6	0.5
6	0.3	0.6	0.5

①反应从2 min到4 min之间，H₂的反应速率为         。
②反应达到平衡时CO的转化率为              。
③反应在第2 min时改变了反应条件，改变的条件可能是         （填序号）。
A．使用催化剂        B．降低温度       C．增加H₂的浓度
（3）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，实验室用如图装置模拟该过程，其原理是：通电后，Co²⁺被氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把甲醇氧化成CO₂而除去(Co³⁺的还原产物是CO²⁺)。

①写出阳极电极反应式___________________________________________；
②写出除去甲醇的离子方程式________________________________。

甲醇来源丰富，价格低廉，是一种重要的化工原料，有着非常重要、广泛的用途。工业上通常用水煤气在恒容、催化剂和加热的条件下生产甲醇，其热化学方程式为：
2H₂(g)+CO(g)CH₃OH(g)   ΔH=-90.8kJ/mol。
（1）该反应的平衡常数表达式为：K=      ，如升高温度，K值将     （填：增大、减小或不变）。
（2）以下各项不能说明该反应达到平衡状态的是            .
A、混合气体的密度保持不变         B、甲醇的质量分数保持不变
C、CO的浓度保持不变              D、2v_逆(H₂)=v_正(CH₃OH)
（3）在210⁰C、240⁰C和270⁰C三种不同温度、2L恒容密闭容器中研究合成甲醇的规律。

上图是上述三种温度下不同的H₂和C0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       。由起始达到a点所需时间为5min，则H₂的反应速率      mol/(L·min)。
（4）某兴趣小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。

①该电池工作时，正极是     极（填“a”或 “b”）；
②该电池负极反应的离子方程式为                                    。

用CO₂生产绿色燃料甲醇时发生反应A：CO₂(g)＋ 3H₂(g)CH₃OH(g)  +  H₂O(g)
（1）2CH₃OH(g) + 3O₂ (g) ="==" 2CO₂(g) +  4H₂O(g)  △H= -1365.0KJ/mol
H₂(g)  +1/2 O₂ (g) ="==" H₂O(g)  △H=" -241.8" KJ/mol
CO₂(g)＋ 3H₂(g)CH₃OH(g)  +  H₂O(g)的反应热△H=       。
（2）在体积为1 L的恒容密闭容器中发生反应A，下图是在三种投料[n（CO₂）和n（H₂）分别为1mol，3mol；1mol，4mol和1mol，6mol]下，反应温度对CO₂平衡转化率影响的曲线。

①曲线c对应的投料是      。
②T₁℃时，曲线a对应的化学平衡常数是          。
③500℃时 ，反应A的平衡常数K=2.5，T₁℃              500℃（填“高于” 、“低于” 或“等于” ）。
（3）甲醇/过氧化氢燃料电池的工作原理示意图如下：

①d电极上发生的是      （填“氧化”或“还原”）反应。
②物质b是      （填化学式）。
③写出c电极的电极反应式          。

氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。
（1）下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。

反应	大气固氮 N2 (g)+O2 (g)2NO(g)	工业固氮 N2 (g)+3H2 (g)2NH3(g)
温度/℃	27	2000	25	400	450
K	3.84×10^-31	0.1	5×10^8	0.507	0.152

①分析数据可知：大气固氮反应属于__________（填“吸热”或“放热”）反应。
②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因__________。
③从平衡视角考虑，工业固氮应该选择常温条件，但实际工业生产却选择500℃左右的高温，解释其原因_______________________。

（2）工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N₂的平衡转化率在不同压强（р₁、р₂）下随温度变化的曲线，下图所示的图示中，正确的是________（填“A”或“B”）；比较р₁、р₂的大小关系_________。

（3）20世纪末，科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现高温常压下的电化学合成氨，提高了反应物的转化率，其实验简图如C所示，阴极的电极反应式是_____________。
（4）近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路，反应原理为：2N₂(g)+6H₂O(1) 4NH₃(g)+3O₂(g)，则其反应热ΔH＝___________________。
（已知：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g) △H＝－92.4kJ·mol^－1
2H₂(g) +O₂(g) 2H₂O(l)  △H＝－571.6kJ·mol^－1 ）

氮元素的化合物应用十分广泛。请回答：
（1）火箭燃料液态偏二甲肼(C₂H₈N₂)是用液态N₂O₄作氧化剂，二者反应放出大量的热，生成无毒、无污染的气体和水。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5 kJ，则该反应的热化学方程式为         。
（2）298 K时，在2 L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：
2NO₂(g)N₂O₄(g)  ΔH＝-a kJ·mol^－1(a＞0)
N₂O₄的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，回答下列问题：

① 298k时，该反应的平衡常数为     L·mol^－1(精确到0.01)。
②下列情况不是处于平衡状态的是      ：
A.混合气体的密度保持不变；
B.混合气体的颜色不再变化；
C.气压恒定时。
③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO₂)="0.6" mol，n(N₂O₄)="1.2" mol，则此时V(_正）   V(_逆）(填“＞”、“＜”或“=”)。
（3）NH₄HSO₄在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。
现向100 mL 0.1 mol·L^－1 NH₄HSO₄溶液中滴加0.1 mol·L^－1 NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。试分析图中a、b、c、d、e五个点，

①b点时，溶液中发生水解反应的离子是______；
②在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序           。
③d、e点对应溶液中，水电离程度大小关系是d      e(填“＞”、“＜”或“=”)。

(11分)天然气是一种重要的化工原料。
I．2014年5月，我国科学家成功实现了甲烷在无氧条件下选择活化，一步高效生产乙烯、苯、氢气等高值化学品。
（1）苯的二氯代物的同分异构体有          种。
（2）乙烯通入溴的四氯化碳溶液中，反应的化学方程式为                      。
（3）已知甲烷、乙烯、氢气燃烧的热化学方程式分别如下：
①CH₄(g) +2O₂(g) ="==" CO₂(g) +2H₂O ( l )      ΔH=" -" 890.3 kJ·mol^-1
②C₂H₄(g)+3O₂(g) ="==" 2CO₂(g) +2H₂O ( l )     ΔH=" -" 1 306.4 kJ·mol^-1
③2H₂ (g)+O₂ (g) ="==" 2H₂O ( l )         ΔH=" -" 571.6  kJ·mol^-1
则2CH₄(g) ===C₂H₄(g) +2H₂ (g) 的ΔH=                     。
Ⅱ．甲烷的传统转化利用，第一步制取合成气(CO、H₂)，第二步用合成气制取甲醇(CH₃OH)、二甲醚(CH₃OCH₃)等。
（4）某温度下，将1mol CH₄和1 mol H₂O(g)充入容积为0.5 L的密闭容器中，发生如下反应：
CH₄(g) +H₂O(g)CO(g) +3H₂ (g)  ΔH=" +206.4" kJ·mol^-1
当反应达到平衡时，测得其平衡常数K=27。
①CH₄的平衡转化率 =          。
②如果其它条件不变，升高温度，CH₄的平衡常数           (填“增大”、“减小”或“不变”)。
（5）在一定条件下，合成气发生如下两个主要反应：
CO(g)+2H₂(g)="==" CH₃OH(g)     ΔH= -90.1kJ·mol^-1
2CO(g)+4H₂(g)="==" CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)    ΔH= -204.7kJ·mol^-1。
仅根据下图，选择该条件下制取甲醇的最佳温度为          。

【改编】(16分)CO是现代化工生产的基础原料，下列有关问题都和CO的使用有关。
（1）人们利用CO能与金属镍反应，生成四羰基镍，然后将四羰基镍分解从而实现镍的提纯，最后可以得到纯度达99.9%的高纯镍。具体反应为：，该正反应的ΔH      0(选填“＞”或“＝”或“＜”)。
（2）工业上可利用CO生产乙醇：2CO(g)＋4H₂(g) CH₃CH₂OH(g)＋H₂O(g)   ΔH₁
又已知：H₂O(l) ="==" H₂O(g)   ΔH₂
CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)    ΔH₃
工业上也可利用CO₂(g)与H₂(g)为原料合成乙醇：2CO₂(g)＋6H₂(g)CH₃CH₂OH(g)＋3H₂O(l)  ΔH
则：ΔH与ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃之间的关系是：ΔH＝_______________________。
（3）一定条件下，H₂、CO在体积固定的密闭容器中发生如下反应：4H₂(g)+2CO(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)，
下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据的有___          。
A．2v(H₂) =" v(CO)"                 
B．CO的消耗速率等于CH₃OCH₃的生成速率
C．容器内的压强保持不变         
D．混合气体的密度保持不变
E．混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
（4）工业可采用CO与H₂反应合成再生能源甲醇，反应CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)
在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20mol H₂，在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。

①合成甲醇的反应为__     __(填“放热”或“吸热”)反应。
②A、B、C三点的平衡常数K_A、K_B、K_C的大小关系为___       。
③若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时容器的体积为__    __L。
④下图中虚线为该反应在使用催化剂条件下关于起始氢气与CO投料比和CO平衡转化率的关系图。当其条件完全相同时，用实线画出不使用催化剂情况下CO平衡转化率的示意图。

⑤CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示，实际生产时条件控制在250 ℃、1.3×10⁴ kPa左右，选择此压强的理由是                                         。

氮是一种非常重要的元素，氨和肼（N₂H₄）是氮的两种常见化合物，在科学技术和生产中有重要的应用。
Ⅰ．（1）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），该反应的化学方程式为                 。

（2）肼是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，写出肼燃烧的热化学方程式          。
Ⅱ．氨的合成是最重要的化工生产之一。已知：N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1
在3个体积均为2L的密闭容器中，在相同的温度下，使用相同的催化剂合成氨，实验测得反应在起始、达到平衡时的有关数据如下表所示：

试回答：
（1）下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是______________（填写序号字母）。
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
（2）分析上表数据，下列关系正确的是_________（填写序号字母）。

A．2c1＞1.5mol·L^-1	B．w3=w1
C．2ρ1=ρ2	D．K甲= K乙= K丙

（3）容器乙中反应从开始到达平衡平均速率为v(H₂)= _____________。
III．直接供氨式碱性燃料电池的电池反应式是4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，电解质溶液一般使用KOH溶液，则负极电极反应式是__________         。