高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

化合物AX₃和单质X₂在一定条件下反应可生成化合物AX₅。回答下列问题：
（1）已知AX₃的熔点和沸点分别为－93．6 ℃和76 ℃，AX₅的熔点为167 ℃。室温时AX₃与气体X₂反应生成lmol AX₅，放出热量123．8 kJ。该反应的热化学方程式为                     。
（2）反应AX₃(g)＋X₂(g)AX₅(g)在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时AX₃和X₂均为0．2 mol。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。

①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX₅)＝               。
②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX₅)由大到小的次序为     (填实验序号)；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：b             、c               。
③用p₀表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX₃的平衡转化率，则α的表达式为           。

(10分)化学反应原理在科研和生产中有广泛应用
（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS₂晶体，发生如下反应：
TaS₂（s）+2I₂（g） TaI₄（g）+S₂（g）△H＞0   （I）
反应（I）的平衡常数表达式K＝            。若K＝1，向某恒容密闭容器中加入1mol I₂（g）和足量TaS₂（s），I₂（g）的平衡转化率为                。
（2）如图所示，反应（I）在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS₂粉末和少量I₂（g），一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净的TaS₂晶体，则温度T₁    T₂（填“＞”“＜”或“＝”）。上述反应体系中循环使用的物质是           。

（3）利用I₂的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢铁中的硫转化为H₂SO₃，然后用一定浓度的I₂溶液进行滴定，所用指示剂为         ，滴定反应的离子方程式为    。
（4）25℃时，H₂SO₃HSO₃^-+H⁺的电离常数Ka＝1×10^-2mol/L，则该温度下NaHSO₃的水解平衡常数
K_h=        mol/L。若向NaHSO₃溶液中加入少量的I₂，则溶液中c(H₂SO₃)/(HSO₃^-)将        （填“增大”“减小”或“不变”）。

运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO₂等污染物有重要意义。
（1）用CO可以合成甲醇。已知：
CH₃OH(g)＋O₂(g)===CO₂(g)＋2H₂O(l) ΔH＝－764．6kJ·mol^－1
CO(g)＋O₂(g)===CO₂(g) ΔH＝－283．0 kJ·mol^－1
H₂(g)＋O₂(g)===H₂O(l) ΔH＝－285．8 kJ·mol^－1
则CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g) ΔH＝________kJ·mol^－1
（2）下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的反应速率的是________(填写序号)．
a．使用高效催化剂                          b．降低反应温度
c．不断将CH₃OH从反应混合物中分离出来      d．增大体系压强
（3）在一定压强下，容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H₂，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①p₁________p₂(填“大于”、“小于”或“等于”)；
②100 ℃时，该反应的化学平衡常数K＝________(mol·L^－1)^－2；
③在其它条件不变的情况下，再增加a mol CO和2a molH₂，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（4）某科研小组用SO₂为原料制取硫酸。
①利用原电池原理，用SO₂、O₂和H₂O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池的负极的电极反应式________________。
②用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂得NaHSO₃溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。

请写出开始时阳极反应的电极反应式________________。

通过煤的气化和液化，使碳及其化合物得以广泛应用。
I．工业上先用煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H₂时，存在以下平衡：CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)
（1）向1L恒容密闭容器中充人CO和H₂O(g)，800℃时测得部分数据如下表。

t/min	0	1	2	3	4
n(H2O)/mol	0.600	0.520	0.450	0.350	0.350
n(CO)/mol	0.400	0.320	0.250	0.150	0.150

则该温度下反应的平衡常数K=       。
（2）相同条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO、1mol H₂O(g)、2molCO₂、2mo1 H₂，
此时υ(正)       υ(逆)  (填“>” “="”" 或 “<”)。
II．已知CO(g)、H₂(g)、CH₃OH（l）的燃烧热分别为283 kJ·mol^-1、286 kJ·mol^-1、726 kJ·mol^-1'。
（3）利用CO、H₂合成液态甲醇的热化学方程式为       。
（4）依据化学反应原理，分析增加压强对制备甲醇反应的影响       。
III。为摆脱对石油的过度依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池，电池工作原理如图所示：
 
一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2—。
（5）以辛烷（C₈H₁₈）代表汽油，写出该电池工作时的负极反应方程式       。
（6）已知一个电子的电量是1.602×10^—19C，用该电池电解饱和食盐水，当电路中通过1.929×10⁵C的电量时，生成NaOH       g。
Ⅳ．煤燃烧产生的CO₂是造成温室效应的主要气体之一。
（7）将CO₂转化成有机物可有效地实现碳循环。如：
a．6CO₂+6H₂OC₆H₁₂O₆+6O₂       
b．2CO₂ + 6H₂C₂H₅OH +3H₂O     
c．CO₂ + CH₄CH₃COOH
d．2CO₂ + 6H₂CH₂=CH₂ + 4H₂O
以上反应中，最节能的是       ，反应c中理论上原子利用率为       。

（本题14分）
合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)+Q（Q＞0）
一种工业合成氨的简易流程图如下：

完成下列填空：
28．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。NH₄HS的电子式是_______________，写出再生反应的化学方程式：_______________。NH₃的沸点高于H₂S，是因为NH₃分子之间存在着一种比_________力更强的作用力。
29．室温下，0.1 mol/L的氯化铵溶液和0.1 mol/L的硫酸氢铵溶液，酸性更强的是_______，其原因是_______。
已知：H₂SO₄：K_i2=1.2×10^－2   NH₃·H₂O：K_i=1.8×10^－5
30．图甲表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH₃体积分数的关系。根据图中a点数据计算N₂的平衡体积分数：______（答案用小数表示，保留3位有效数字）。
31．依据温度对合成氨反应的影响，在图乙坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH₃物质的量变化的曲线示意图。
     
32．上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是（填序号）________。
简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：________________________________。

为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量，研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量显得尤为重要。
（1）汽车内燃机工作时会引起N₂和O₂的反应：N₂（g）+ O₂（g）2NO（g），是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。
①在T₁、T₂温度下，一定量的NO发生分解反应时N₂的体积分数随时间变化如图所示，根据图像判断反应N₂（g）+ O₂（g）2NO（g）的△H__________0(填“>”或“<”)。

②在T₃温度下，向2L密闭容器中充入10molN₂与5mo1O₂，50秒后达到平衡，测得NO的物质的量为2mol，则该反应的速率v（N₂）=___________________。该温度下，若开始时向上述容器中充入N₂与O₂均为1 mol，则达到平衡后N₂的转化率为____________。
（2）利用下图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO₂，用阴极排出的溶液可吸收NO₂。

①阳极的电极反应式为_____________________。
②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO₂，使其转化为无害气体，同时有SO₃^2—生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______________。
（3）以H₂O₂和硼氢化合物NaBH₄（B的化合价为+3价）作原料的燃 料电池，可用作电解池的电源。其工作原理如图所示

①写出a极上的电极反应式：              ，
②正极材料采用MnO₂，MnO₂除了作电极材料之外还可能具有的作用为                               

在体积不变的2L密闭容器中，进行如下化学反应：CO₂(g)＋H₂(g) CO(g)＋H₂O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表：

t℃	500	600	800	900	1000
K	0.5	0.6	1.0	1.3	1.5

回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K＝________。
（2）该反应正反应为_____反应(选填“吸热”“放热”)。
（3）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：
3c(CO₂)·c(H₂)＝5c(CO)·c(H₂O)，试判断此时的温度为________。
（4）若800 ℃时，向容器中充入2 mol CO₂、2 mol H₂，反应进行到5min内，容器内CO的体积分数为20%，则用CO₂表示的平均反应速率为          ，达到平衡后，CO₂的转化率为         。
（5）800 ℃时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积。平衡________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。

(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1mol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)

（1）B中可通过      判断可逆反应2NO₂(g)  N₂O₄(g)已经达到平衡。
（2）若平衡后向A中再充入0.5 mol N₂O₄，则重新到达平衡后，平衡混合气中NO₂的体积分数           (填“变小”、“变大”或“不变”)。
（3）若A中到达平衡所需时间为t s，达到平衡后容器内压强为起始压强的0.8倍，则平均反应速率v(NO₂)=           。
（4）若打开K₂，平衡后B的体积缩至0.4a L，则打开K₂前，B的体积为      。

(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n(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        ．

(10分)研究和开发CO₂和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题。
（1）CO可用于合成甲醇。在体积可变的密闭容器中充入4molCO和8molH₂，在催化剂作用下合成甲醇：CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）(Ⅰ)，平衡时CO的转化率与温度.压强的关系如图所示：

①该反应属于________反应；（填“吸热”或“放热”）
②在0.1Mpa .100℃的条件下，该反应达到平衡时容器体积为开始容器体积的_________倍。（结果保留两位小数点）
③在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入4molCO，达到平衡时CO转化率_______（填“增大”， “不变”或“减小”）， 平衡常数K_______（填“增大”，“不变”或“减小”）。
（2）在反应(Ⅰ)中需要用到H₂做反应物，以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：
①CH₄（g）+ H₂O（g）= CO（g）+3H₂（g）  △H="+206.2" kJ·mol^-1
②CH₄（g）+ CO₂（g）= 2CO（g）+2H₂（g） △H="+247.4" kJ·mol^-1
则CH₄和H₂O（g）反应生成CO₂和H₂的热化学方程式为：                                    

（选做题16分）工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2－和CrO₄^2－，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1：还原沉淀法
该法的工艺流程为：CrO₄^2－Cr₂O₇^2－Cr³⁺Cr(OH)₃↓
其中第①步存在平衡：2CrO₄^2－(黄色)+2H^＋Cr₂O₇^2－(橙色)+H₂O
（1）若平衡体系的pH=2，该溶液显      色。
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是             。
A．Cr₂O₇^2－和CrO₄^2－的浓度相同  
B．2v (Cr₂O₇^2－)=" v" (CrO₄^2－)
C．溶液的颜色不变
（3）第②步中，还原1molCr₂O₇^2－离子，需要         mol的FeSO₄7H₂O。
（4）第③步生成的Cr(OH)₃在溶液中存在沉淀溶解平衡,请写出其沉淀溶解平衡方程式               
常温下，Cr(OH)₃的溶度积K_sp=[Cr³⁺]·[OH⁻]³=10⁻³²，要使c(Cr³⁺)降至10⁻⁵mol/L，溶液的pH应调至           。
方法2：电解法
该法用Fe做电极电解含Cr₂O₇^2－的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。
（5）用Fe做电极的原因是                                    。
⑹在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)                  ，溶液中同时生成的沉淀还有                 。

(8分）研究NO_2、SO_{2 、}CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
（1）一定条件下，将2molNO与2molO₂置于恒容密闭容器中发生反应2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)，下列各项能说明反应达到平衡状态的是       。
a．体系压强保持不变                 
b．混合气体颜色保持不变
c．NO和O₂的物质的量之比保持不变    
d．每消耗1 molO₂同时生成2 molNO₂
（2）CO可用于合成甲醇，一定温度下，向体积为2L的密闭容器中加入CO和H₂，发生反应CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g），达平衡后测得各组分浓度如下：

物质	CO	H2	CH3OH
浓度(mol•L^—1)	0．9	1．0	0．6

①列式并计算平衡常数K=__________________________。
②若降低温度，K值增大，则反应的△H   0(填“>”或“<”)。
③若保持体积不变，再充入0．6molCO和0．4molCH₃OH,此时v_正___v_逆(填“>”、“<”或“=”)

(共6分)氮化硅(Si₃N₄)是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：3SiO₂(s)+6C(s)+ 2N₂(g)  Si₃N₄(s)  + 6CO(g)
（1）该反应的氧化剂是               ，2molN₂参加反应转移电子数为               。
（2）达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N₂、CO的量），反应速率v与时间t的关系如图。

图中t₄时引起平衡移动的条件可能是                     ；图中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段时间是           。
（3）若该反应的平衡常数为 K＝729，则在同温度下1L密闭容器中，足量的SiO₂和C与2mol N₂充分反应，则N₂的转化率是                 
(提示：27² = 729)

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）。

（1）工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，在500℃下发生反应：
CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)实验测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如下图1所示。
①图2是改变温度时H₂的化学反应速率随时间变化的示意图，则该反应的正反应是_______（填“吸热”或“放热”）反应；

②从反应开始到第三分钟，氢气的平均反应速率v（H₂）=            mol·L^-1·min^-1；
③平衡时CH₃OH的体积分数为                。
（2）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1.2molCH₃OH(g)和2.4molH₂O(g)，向B容器中充入1.5molCH₃OH(g) 和3.0molH₂O(g)，两容器分别发生上述（1）中反应的逆反应。已知起始时容器A和B的体积均为aL，反应达到平衡时容器B的体积为1.4aL，容器B中CH₃OH转化率为   ；维持其他条件不变，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）

（3）一定条件下的密闭容器中，反应3H₂(g) + 3CO(g) CH₃OCH₃(g) + CO₂(g) ΔH<0 达到平衡时，要提高CO的转化率，可以采取的措施是            （填字母代号）
A．升温            
B．加压          
C．增加CO的浓度   
D．分离出二甲醚（CH₃OCH₃）      
E．加入催化剂
（4）已知反应2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+ H₂O(g)在某温度下的平衡常数K=100。此温度下，在密闭容器中加入CH₃OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下。下列说法正确的是____________________

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c/mol L ^-1	0.9	0.60	0.60

A．CH₃OH的起始浓度为2.1 mol/L        B．平衡时CH₃OH的浓度为0.9 mol/L
C．此时正反应速率大于逆反应速率       D．平衡时CH₃OH的转化率小于80%