高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

我国是个钢铁大国，钢铁产量为世界第一，高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法．
I．已知反应Fe₂O₃（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO₂（g）△H=﹣23.5kJ•mol^﹣1，该反应在1000℃的平衡常数等于64。在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，反应经过l0min后达到平衡．
（1）CO的平衡转化率=    
（2）欲提高CO的平衡转化率，促进Fe₂O₃的转化，可采取的措施是    
a．提高反应温度                    
b．增大反应体系的压强
c．选取合适的催化剂                
d．及时吸收或移出部分CO₂
e．粉碎矿石，使其与平衡混合气体充分接触
Ⅱ．高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收，使其在一定条件下和H₂反应制备甲醇：
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g），请根据图示回答下列问题：

（1）从反应开始到平衡，用H₂浓度变化表示平均反应速率v（H₂）=         。
（2）若在温度和容器相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：

容器	反应物投入的量	反应物的转化率	CH3OH的浓度	能量变化 （Q1、Q2、Q3均大于0）
甲	1mol CO和2mol H2	α1	c1	放出Q1kJ热量
乙	1mol CH3OH	α2	c2	吸收Q2kJ热量
丙	2mol CO和4mol H2	α3	c3	放出Q3kJ热量

则下列关系正确的是（      ）
A．c₁=c₂      B．2Q₁=Q₃       C．2α₁=α₃      D．α₁+α₂=1
Ⅲ．以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，图三是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图．回答下列问题：
（1）B极上的电极反应式为              
（2）若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为          （标况下）。

23．能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（1）工业上合成甲醇的反应原理为：CO(g) ＋ 2H₂(g)   CH₃OH(g)  ΔH；
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①根据表中数据可判断ΔH      0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。
②在300℃时，将2 mol CO、3 mol H₂和2 mol CH₃OH充入容积为1L的密闭容器中，此时反应将     （填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”）。
（2）以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，则负极的电极反应式为：        ，随着反应的不断进行溶液的pH   (填“增大”“减小”或“不变”)。
（3）如果以该燃料电池为电源，石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极的电极反应式为：                 ；如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12（25℃下测定），则理论上消耗氧气的体积为       mL（标况下）。

21．(8分)下图装置中，A是由导热材料制成的密闭容器，B是耐化学腐蚀且易于传热的透明气球，关闭K₂，将等量且少量的NO₂通过K₁、K₃分别充A、B中，反应起始时，A、B的体积相同均为a L。已知：2NO₂(g)  N₂O₄(g)  

17．(10分) 科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H₂(g)、CO(g)和CH₃OH(l )的燃烧热分别为－285.8 kJ·mol^－1 、－283.0 kJ·mol^－1和－726.5 kJ·mol^－1。请回答下列问题：
(1) 用太阳能分解10 mol水消耗的能量是     kJ；
(2) 甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为                 ；
(3) 在容积为2 L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T₁、T₂均大于300℃)：

下列说法正确的是        (填序号)
①温度为T₁时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH₃OH)＝ mol·L^－1·min^－1
②该反应在T₁时的平衡常数比T₂时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T₁变到T₂，达到平衡时增大
(4) 在T₁温度时，将1 mol CO₂和3 mol H₂充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO₂的转化率为，则容器内的压强与起始压强之比为        ．

18．(12分)在一恒温恒容体积为1 L的容器中存在如下可逆反应：2NO₂（g）  N₂O₄（g），已知NO₂、N₂O₄的消耗速率与本身浓度存在下列关系v（NO₂） = k₁·c（NO₂）²，v（N₂O₄） = k₂·c（N₂O₄）其中k₁、k₂反应及温度有关的常数，可以根据上述关系式建立一个速率－浓度的图像如下

试回答下列问题
（1）图中的交点A对应该可逆反应的状态是否达到化学平衡状态？_      填“是”或“否”）作出判断的理由是_________________
（2）若k₁= k₂，则在开始时向该容器中充入1molNO₂，则达到平衡时NO₂的浓度为____mol·L^－1，N₂O₄的浓度为___        mol·L^－1
（3）若k₁≠k₂，则在开始时向该容器中充入1 molNO₂，设达到平衡时NO₂的浓度为c₁，N₂O₄的浓度为c₂，则c₁与c₂的关系为              ，c₁、c₂、k₁、k₂存在的关系为______

(14分)在某温度下、容积均为2L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容，使之发生反应：2 H₂（g）＋CO（g） CH₃OH（g）；＝－a KJ·mol^－1(a>0)。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下：

（1）该温度下此反应反应物的总键能和      （填“大于”“等于”或“小于”）生成物的总键能和。
（2）在该温度下，假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4 min，则H₂的平均反应速率( H₂)为       。
（3）下列选项能说明甲容器中的反应已经达到平衡状态的有            （填序号）。
A．容器内H₂、CO、CH₃OH的物质的量之比为2：1：1
B．容器内气体的密度保持恒定
C．容器内H₂气体的体积分数保持恒定
D．2V_正（H₂）=V_逆（CO）
（4）丙容器中，平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是
（填字母序号）。
A．c(H₂)减少             
B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．CH₃OH 的物质的量增加        
D．重新平衡减小
E．平衡常数K增大
（5）三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是      （填序号）。
A．Q₁＋Q₂＝a              B．α₃＜α₁    
C．P₃＜2P₁＝2P₂            D．n₂＜n₃＜1.0mol
（6）已知：①3CO(g) +3H₂(g)CH₃OCH₃(g) +CO₂(g)  △H=—247kJ·mol^－l
②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)      △H= －24 kJ·mol^－l
③CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)          △H= －41 kJ·mol^－l
2 H₂（g）＋CO（g） CH₃OH（g）；＝－a KJ·mol^－1，则a＝    

(16分)氢是一种重要的非金属元素.氢的单质及其化合物在科学研究和工业生产中有着广泛而重要的作用。
（1）NaH是一种生氢剂，NaH与H₂O反应放出H₂.NaH含有的化学键为________(填“离子键”或“共价键”)，NaH与H₂O反应的化学方程式为________________.
（2）写出实验室用锌与稀硫酸反应制取H₂的离子方程式:_________.图中三根曲线表示锌、铝、铁分别与稀硫酸反应时金属质量与H₂体积的关系,其中能表示铝的是________(填“a”“b”或“c”).

（3）金属-有机框架物(MOFs)储氢材料是由金属氧化物团簇通过有机高分子链组装形成的晶态材料.MOFs储氢材料比表面积大,空隙率高,储氢容量大,其储氢和放氢的原理可表示为MOFs(s)+nH₂(g)(H₂)_nMOFs(s),ΔH<0,则储氢时的适宜条件为________(填字母).

A．低温低压

B．低温高压

C．高温低压

D．高温高压

（4）某硝酸厂处理尾气中的NO的方法是用H₂将NO还原为N₂.

已知:H₂还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是_________________________.
（5）一定条件下,用H₂将二氧化碳转化为甲烷的反应如下:
CO₂(g) + 4H₂(g)CH₄(g) + 2H₂O(g)
向一容积为2 L的恒容密闭容器中充入一定量的CO₂和H₂,在300℃时发生上述反应,10 min后达到平衡时各物质的浓度分别为: CO₂为0.2 mol·L^-1, H₂为0.8 mol·L^-1, CH₄为0.8 mol·L^-1, H₂O为1.6 mol·L^-1.
①0～10 min内v(H₂)=_______________.
②300℃时上述反应的平衡常数K=___________,若200℃时该反应的平衡常数K=64.8,则该反应的ΔH__________(填“>”或“<”)0.

研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下放热反应：
2NO₂（g）+NaCl（s）NaNO₃（s）+ClNO（g）  K₁  ∆H ="a" kJ/mol （I）
2NO（g）+Cl₂（g）2ClNO（g）               K₂  ∆H ="b" kJ/mol （II）
（1）反应4NO₂（g）+2NaCl（s）2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常数K=         （用K₁、K₂表示），∆H=   kJ/mol（用a、b表示）。
（2）为研究不同条件对反应（II）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0．2mol NO和0．1mol Cl₂，10min时反应（II）达到平衡。测得10min内v（ClNO）=7．5×10^-3mol•L^-1•min^-1，则平衡后
n（Cl₂）=       mol。其它条件保持不变，反应（II）在恒压条件下进行，平衡常数K₂       （填“增大”“减小”或“不变”)。
（3）实验室可用NaOH溶液吸收NO₂，反应为2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O。含0．2mol NaOH的水溶液与0．2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，溶液B为0．1mol•L‾¹的CH₃COONa溶液，则两溶液中c（NO₃‾）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO‾）由大到小的顺序为     。(已知HNO₂的电离常数K_a=7.1×10^-4mol•L‾¹，CH₃COOH的电离常数K _a=1．7×10^-5mol•L‾¹)
（4)由有机阳离子、Al₂Cl₇^—和AlCl₄^—组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。
钢制品应接电源的      极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为       。若改用AlCl₃水溶液作电解液，则阴极产物为   。

天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷。
（1）科学家用氮化镓材料与铜组装如图的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO₂和H₂O合成CH₄。

①写出铜电极表面的电极反应式       。
②为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量     （选填“盐酸”或“硫酸”）。
（2）天然气中的H₂S杂质常用氨水吸收，产物为NH₄HS。一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式        。
（3）天然气的一个重要用途是制取H₂，其原理为：CO₂(g)＋CH₄(g) 2CO(g)＋2H₂(g) 。
①该反应的平衡常数表达式为         。
②在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L^－1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1所示，则压强P₁   P₂（填“大于”或“小于”）；压强为P₂时，在Y点：v(正)   v(逆)（填“大于”、“小于”或“等于”）。

（4）天然气也可重整生产化工原料，最近科学家们利用天然气无氧催化重整获得芳香烃X。由质谱分析得X的相对分子质量为106，其核磁共振氢谱如图2，则X的结构简式为          。

某化学兴趣小组对碳的氧化物做了深入的研究并取得了一些成果。
已知：C(s)+O₂(g) CO₂(g) △H=-393kJ•mol^-1；
2CO (g)+O₂(g) 2CO₂(g) △H=-566kJ•mol^-1；
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g) △H=-484kJ•mol^-1
（1）将水蒸气喷到灼热的炭上实现炭的气化（制得CO、H₂），该反应的热化学方程式为             。
（2）)将一定量CO(g)和H₂O(g)分别通入容积为1L的恒容密闭容器中，发生反应：
CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，得到如下三组数据：

实验组序	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
H2O	CO	CO2
1	500	4	8	3.2	4
2	750	2	4	0.8	3
3	750	2	4	0.8	1

①该反应的正反应为          (填“吸热”或“放热”)反应。
②实验1中，0～4min时段内，以v(H₂)表示的反应速率 为          。
③实验2达到平衡时CO的转化率为         。
④实验3与实验2相比，改变的条件是         ；
请在下图坐标中画出“实验2”与“实验3”中c(CO₂)随时间变化的曲线，并作必要的标注。

（3）在载人航天器中应用电化学原理，以Pt为阳极，Pb(CO₂的载体)为阴极，KHCO₃溶液为电解质溶液，还原消除航天器内CO₂同时产生O₂和新的能源CO，总反应的化学方程式为：2CO₂2CO+O₂，若阳极为溶液中的OH^-放电，则阳极的电极反应式为                       。
（4）将CO通入银氨溶液中可析出黑色的金属颗粒，其反应方程式为                。

(10分)甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：
CH₃OH(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋3H₂(g) ΔH＞0。
（1）在一定条件下，向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CH₃OH(g)和3 mol H₂O(g)，20 s后，测得混合气体的压强是反应前的1.2倍，则用甲醇表示的该反应的速率为________。
（2）判断（1）中可逆反应达到平衡状态的依据是(填序号)________。
①v_正(CH₃OH)＝v_正(CO₂)
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变
④CH₃OH、H₂O、CO₂、H₂的浓度都不再发生变化
（3）下图中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1 mol CH₃OH(g)和2 mol H₂O(g),向B容器中充入1.2 mol CH₃OH(g)和2.4 mol H₂O(g)，两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为a L。试回答：

①反应达到平衡时容器B的体积为1.5a L，容器B中CH₃OH的转化率为________，A、B两容器中H₂O(g)的体积百分含量的大小关系为B________A(填“＞”“＜”或“＝”)。
②若打开K，一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为________L(连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响)。

(10分）请回答下列问题
（1）已知：25℃时，0.1 mol·L^－1的HA溶液中c(H⁺)/c(OH^-)＝10¹⁰。
①HA是________(填“强电解质”或“弱电解质”)；
②在加水稀释HA溶液的过程中，随着水量的增加而减小的是________(填字母)。
A．c(H⁺)/c(HA)                       B．c(HA)/ c (A^-)   
C．c(H^＋)与c(OH^－)的乘积              D．c(OH^－)
③若M溶液是由上述HA溶液V₁ mL与pH = 12的NaOH溶液V₂ mL混合充分反应而得，则下列说法中正确的是_______(填字母)。
A．若溶液M呈中性，则溶液M中c(H⁺) + c(OH^-) = 2.0×10^-7 mol·L^-1
B．若V₁ =V₂ ，则溶液M的pH一定等于7
C．若溶液M呈酸性，V₁一定大于V₂
D．若溶液M呈碱性，V₁一定小于V₂
（2）若已知在25℃，AgCl的K_sp = 1.8×10^-10，现将足量AgCl分别放入：①100 mL 蒸馏水中；②100 mL 0.2mol·L^-1 AgNO₃溶液中；③100 mL 0.1mol·L^-1 AlCl₃溶液中；④100 mL  0.1mol·L^-1盐酸中，充分搅拌后，相同温度下c(Ag⁺)由大到小的顺序是          （用序号连接）
（3）对于2NO₂(g)N₂O₄(g) ΔH < 0反应，在温度为T₁，T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示。则下列说法正确的是    。

①A、C两点的反应速率：A>C
②A、C两点气体的颜色：A深、C浅
③B、C两点的气体的平均分子质量：B<C
④由状态B到状态A，可以用加热方法

(每空2分，共16分)
I、恒温下，将a mol N₂与b mol H₂的混合气体通入一个固体容积的密闭容器中，发生如下反应：
N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)
（1）该反应的平衡常数表达式为：K=
（2）若反应进行到某时刻t时，n_t(N₂)="8" mol，n_t(NH₃)="4" mol，计算 a＝          。当反应达到平衡时，混合气体的体积为537.6 L(标况下)，其中NH₃的含量(体积分数)为25%。原混合气体中，        a:b=          。
Ⅱ、反应mA＋nBpC＋qD在某温度下达到平衡。
①若A、B、C 、D都是气体，保持温度不变，将气体体积压缩到原来的一半，当再次达到平衡时C的物质的量浓度变为原来的1.6倍，则m、n、p、q的关系是m＋n     p＋q(填“＜”或“＞”或“="”)" 。
②若A、B、C ，D都为气体，且m＋ n = p＋q，则将气体体积压缩后A的物质的量将 _________(填“减小”“增大”“不变”)，平衡______移动。(填“正向”或“逆向”或“不”)
③若给体系升温，B的物质的量减少，则正反应为 ________反应(填“放热”或“吸热”)
④若在体系中增加A的量，平衡不发生移动，则A肯定不能为_____态。

（本题共13分）氨的催化氧化是工业制硝酸的重要反应，500°C，其反应方程式为：
4NH₃(g) +5O₂(g) 4NO(g)+6H₂O(g)+Q，完成下列填空：
23.如果要提高上述反应的反应速率，可以采取的措施是
a.减压         b.增加NH₃的浓度        c.升温         d.将水液化移走
24.在500℃时，在2L密闭容器中加入10mol NH₃、10mol O₂，上述可逆反应达到平衡，过程如图所示，在a时刻改变反应条件，重新达到平衡，该改变的条件可能是           ，比较b时刻与c时刻反应氨的转化率大小（填“>”或“<”）b   c。其它条件不变，c时刻加压后，若平衡正向移动，其原因可能是           ，若在d时刻重新达到平衡，请在图中画出c到d的相关变化图像。

25.工业上以氨和空气为原料生产硝酸，请画出硝酸工业的物质流程图。
26.氨中氮元素原子最外层电子排布的轨道表达式是                            ，短周期元素原子所形成的与N^3-电子排布相同的离子所对应的原子的半径从大到小的排列顺序为               。其中非金属元素形成的氢化物的稳定性由强到弱为的顺序为（用化学式表示）            。
27.已知NH₃与N₂H₄都是氮的氢化物，N₂H₄的电子式是                   。NH₃与N₂H₄都具有还原性，可以与其它强氧化剂反应，例如在一定条件下，氨可以被双氧水氧化为游离态氮，写出该反应的化学方程式                              。

(16分)甲醇又称“木醇”或“木精”，沸点64.7℃，是无色有酒精气味易挥发的液体。甲醇有毒，误饮5～10mL能双目失明，大量饮用会导致死亡。甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料，可用于制造甲醛和农药，并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。
（1）工业上可利用CO₂和H₂生产甲醇，方程式如下：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(l)＋H₂O (g) △H＝Q₁kJ·mol^－1
又查资料得知：①CH₃OH(l)＋1/2 O₂(g)CO₂(g)＋2H₂(g)△H＝Q₂kJ·mol^－1
②H₂O(g)=H₂O(l) △H= Q₃kJ·mol^－1，则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为    。
（2）工业上可用CO和H₂O (g) 来合成CO₂和H₂，再利用（1）中反应原理合成甲醇。某温度下，将1molCO和1.5molH₂O充入10L固定密闭容器中进行化学反应：CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g) △H＞0,当反应进行到10min时达到平衡，此时测得H₂为0.6 mol。回答下列问题:
①0～10min内H₂O(g)的平均反应速率为                 。
②若想加快正反应速率的同时提高CO的转化率，可以采用的方法是          。
a.升高温度                      b.缩小容器的体积
c.增大H₂O (g)的浓度             d.加入适当的催化剂
③若保持温度容积不变再向其中充入1molCO和0.5molH₂O(g)，重新达到化学平衡状态时,此时平衡混合气体中H₂的体积分数为     。
（3）甲醇燃料电池是符合绿色化学理念的新型燃料电池，下图是以甲醇燃料电池（甲池）为电源的电解装置。已知：A、B、C、D、E、F都是惰性电极，丙中为0.1 mol/L CuSO₄溶液 (假设反应前后溶液体积不变)，当向甲池通入气体a和b时，D极附近呈红色。回答下列问题：

① a物质是          ,A电极的电极反应式为          。
② 乙装置中的总化学反应方程式为                   。
③ 当乙装置中C电极收集到224mL(标况下)气体时, 丙中溶液的pH＝     。