高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

大气污染越来越成为人们关注的问题，工业生产尾气中的氮氧化物必须脱除(即脱硝)后才能排放。
（1）已知：

CH₄可用于脱硝，其热化学方程式为：

已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

由此计算△H₃=          kJ·mol^-1，C-H化学键键能E=          kJ·mol^-1。
（2）反应2CO(g) +2NO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)也可用于脱硝，图1为该反应过程中NO的平衡转化率a(NO)与温度、压强的关系[其中初始c(CO)和c(NO)均为1mol．L^-1]，计算该反应在200cC时的平衡常数K=__       ，图中压强(P₁、P₂、P₃)的大小顺序为_____________。

（3）有人利用电化学方法将CO和NO转化为无毒物质。装置如图2所示
①电极a是       极；②电极b的电极反应式是                    。
（4）新型臭氧氧化技术利用具有极强氧化性的0，对尾气中的NO脱除，反应为NO(g)+O₃(g)=NO₂(g)+O₂(g)，在一定条件下，将NO和0，通人密闭容器中并不断加热发生反应(温度不超过各物质的分解温度)，NO₂的体积分数妒(NO₂)随时间变化如图3所示，可以发现t₁s后NO。的体积分数下降，其可能的原因是__________。研究小组通过增大比值提高NO的平衡转化率，却发现当>1时，NO₂的物质的量减小，可能原因是________________。

在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N₂O₄，发生反应N₂O₄(g)2NO₂(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：
（1）反应的△H       0（填“大于”“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0~60s时段，反应速率v(N₂O₄)为            mol·L^-1·s^-1反应的平衡常数K₁为            。
（2）100℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N₂O₄)以0.0020 mol·L^-1·s^-1的平均速率降低，经10s又达到平衡。a:T         100℃（填“大于”“小于”），判断理由是      。
b:列式计算温度T是反应的平衡常数K₂           
（3）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向            （填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是            。

氮的氢化物NH₃、N₂H₄等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。
（1）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨的燃烧实验涉及下列两个相关的反应：
①4NH₃(g)＋5O₂(g)＝4NO(g)＋6H₂O(l)   ΔH₁
②4NH₃(g)＋6NO(g)＝5N₂(g)＋6H₂O(l)   ΔH₂
则反应 4NH₃(g)＋3O₂(g)＝2N₂(g)＋6H₂O(l)  ΔH＝                 。(请用含有ΔH₁、ΔH₂的式子表示)
（2）合成氨实验中，在体积为3 L的恒容密闭容器中，投入4 mol N₂和9 mol H₂在一定条件下合成氨，平衡时仅改变温度测得的数据如下表所示：

温度/K	平衡时NH3的物质的量/mol
T1	2.4
T2	2.0

已知：破坏1 mol N₂(g)和3 mol H₂(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2 mol NH₃(g)中的化学键消耗的能量。
①则T₁       T₂(填“＞”、“＜”或“＝”)
②在T₂ K下，经过10min达到化学平衡状态，则0~10min内H₂的平均速率v(H₂)=          ，平衡时N₂的转化率α(N₂)=           。
③下列图像分别代表焓变(ΔH)、混合气体平均相对分子质量()、N₂体积分数φ(N₂)和气体密度(ρ)与反应时间的关系，其中正确且能表明一段时间后该可逆反应达到了平衡状态的是           。

（3）某N₂H₄(肼或联氨)燃料电池(产生稳定、无污染的物质)原理如图1所示。

①M区发生的电极反应式为                                           。
②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和氯化钾溶液(电极均为惰性电极)，设饱和氯化钾溶液体积为500mL，当溶液的pH值变为13时(在常温下测定)，若该燃料电池的能量利用率为80%，则需消耗N₂H₄的质量为          g(假设溶液电解前后体积不变)。

能源、环境与人类生活和社会发展密切相关，研究它们的综合利用有重要意义。

（1）氧化—还原法消除氮氧化物的转化：
反应Ⅰ为：NO＋O₃＝NO₂＋O₂，生成11.2 L O₂(标准状况)时，转移电子的物质的量是      mol。反应Ⅱ中，当n(NO₂)∶n[CO(NH₂)₂]＝3∶2时，反应的化学方程式是          。
（2）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现了氮氧化物的循环转化，主要反应为：NO₂(g)＋SO₂(g)SO₃(g)＋NO(g)  ΔH＝－41.8 kJ·mol^－1已知：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)  ΔH＝－196.6 kJ·mol^－1写出NO和O₂反应生成NO₂的热化学方程式        。

（3）将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃OCH₃(g)+3H₂O(g)；
该反应平衡常数表达式为K＝              。
已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率如图所示。该反应的ΔH________(填“大于”、“小于”或“等于”)0。

（4）合成气CO和H₂在一定条件下能发生如下反应：CO(g) +2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH<0。在容积均为VL的I、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中分别充入a mol CO和2a mol H₂，三个容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到tmin时CO的体积分数如图所示，此时I、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定达到化学平衡状态的是     ；若三个容器内的反应都达到化学平衡时，CO转化率最大的反应温度是        。

雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一．已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：
①N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g）△H₁="a" kJ•mol^﹣1
②2NO（g）+O₂（g）⇌2NO₂（g）△H₂="b" kJ•mol^﹣1
③CO（g）+1/2O₂（g）⇌CO₂（g）△H₃="c" kJ•mol^﹣1
④2CO（g）+2NO（g）⇌N₂（g）+2CO₂（g）△H₄
请回答下列问题：
（1）根据反应①②③，确定反应④中△H₄ =          kJ•mol^﹣1。
（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数K_p时用气体组分（B）的平衡压强p（B）代替该气体物质的量浓度c（B），则反应①的K_p=                  （用表达式表示）．
（3）下列情况能说明反应②已达平衡状态的是          （填编号）．
A．单位时间内生成1mol NO₂的同时消耗了lmol NO
B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变
C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化
D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变
（4）探究反应④中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图1所示的曲线．试分析实际化工生产中不采用高压的原因                                          。
（5）探究反应④中平衡时CO₂的体积分数与反应物中的比值、温度的关系，得到如图2所示的曲线。
①在X、Y、Z三点中，CO的转化率从大到小的顺序是          。
②若保持其他条件不变，请在图2中，画出温度为T₂（T₂＜T₁）时的变化趋势曲线．

工业合成氨的反应为N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol N₂(g)和1.60 mol H₂(g)，反应经过20分钟在一定条件下达到平衡时，NH₃的物质的量分数(NH₃的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为计算：
（1）H₂在20分钟内的平均反应速率为                     ；
（2）该条件下N₂的平衡转化率为                          ；（小数点后保留一位）
（3）该条件下反应2NH₃(g)N₂(g)＋3H₂(g)的平衡常数为               。（不带单位）

（1）人们常用催化剂来选择反应进行的方向．如图所示为一定条件下1mol CH₃OH与O₂发生反应时，生成CO、CO₂或HCHO的能量变化图（反应物O₂（g）和生成物H₂O（g）略去）。

①在有催化剂作用下，CH₃OH与O₂反应主要生成                   ；（填“CO、CO₂”或“HCHO”）
②2HCHO（g）+O₂（g）=2CO（g）+2H₂O（g）△H=                  ；
（2）已知：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H=﹣a kJ•mol^﹣1．
经测定不同温度下该反应的平衡常数如下：

温度（℃）	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

若某时刻、250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c（CO）=0.4mol•L^﹣1、c（H₂）=0.4mol•L^﹣1、c（CH₃OH）=0.8mol•L^﹣1，则此时V_正          V_逆（填“＞”、“＜”或“=”）。

T ℃、2L密闭容器中某一反应在不同时刻的各物质的量如图所示(E为固体，其余为气体)。

回答下列问题：
（1）写出该反应的化学方程式：                           。
（2）反应开始至3 min时，用D表示的平均反应速率为              mol·L^-1·min^-1。
（3）T ℃时，该反应的化学平衡常数K=                  。
（4）第6 min时，保持温度不变，将容器的体积缩小至原来的一半，重新达到平衡后，D的体积分数为               。
（5）另有一个2 L的密闭容器，T ℃、某一时刻时，容器中各物质的量如下表所示：

物质	A	B	D	E
物质的量(mol)	0.8	1.0	0.4	0.2

此时v(正)          v(逆)(填“＞”或“﹦”或“﹤”)。

研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。
（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
已知：Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)===2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH₁＝＋489.0 kJ·mol^－1；
C(石墨)＋CO₂(g)==="2CO(g)"   ΔH₂＝＋172.5 kJ·mol^－1。
则CO还原Fe₂O₃(s)的热化学方程式为________________________
（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)  ΔH
①该反应的平衡常数表达式为K＝_____________。
②取一定体积的CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比为1∶3)，加入恒容密闭容器中，发生上述反应。反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系如图Z7­6(a)所示，则该反应的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。

(a)                          (b)
图Z7­6
③在两种不同条件下发生反应，测得CH₃OH的物质的量随时间的变化关系如图(b)所示，曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K_I________K_Ⅱ(填“>”“<”或“＝”)。
（3）以CO₂为原料还可以合成多种物质。
①工业上尿素[CO(NH₂)₂]由CO₂和NH₃在一定条件下合成，其反应方程式为：____________
2NH₃＋CO₂   CO(NH₂)₂＋H₂O当氨碳比＝3，达平衡时CO₂的转化率为60%，则NH₃的平衡转化率为_________。
②用硫酸溶液作电解质进行电解，CO₂在电极上可转化为甲烷，该电极反应的方程式为________。

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、碳氧化物含量显得尤为重要。
Ⅰ．氮氧化物研究
（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）汽车内燃机工作时会引起N₂和O₂的反应：N₂ + O₂2NO，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。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右图所示，根据图像判断反应N₂（g）+ O₂（g）2NO（g）的△H__________0(填“＞”或“＜”)。

（3）NO_x是汽车尾气中的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化如图所示：
写出该反应的热化学方程式：________________________________。
Ⅱ．碳氧化物研究
（1）在体积可变（活塞与容器之间的摩擦力忽略不计）的密闭容器如右图所示，现将3molH₂和2molCO放入容器中，移动活塞至体积V为2L，用铆钉固定在A、B点，发生合成甲醇的反应如下：CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）。测定不同条件、不同时间段内的CO的转化率，得到如下数据：

CO的转化率 T（℃）	10min	20min	30min	40min
T1	20%	55%	65%	65%
T2	35%	50%	a1	a2

①根据上表数据，请比较T₁_________T₂(选填“>”、“<”或“=”)；T₂℃下，第30min 时，a₁=________，该温度下的化学平衡常数为_______________。
②T₂℃下，第40min时，拔去铆钉（容器密封性良好）后，活塞没有发生移动，再向容器中通人6molCO，此时v(正）________v(逆）（选填“>”、“<”或“=”），判断的理由是                    。
（2）一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)₂溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba^2＋)＝c(CH₃COO^－)，则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka＝_________________(用含a和b的代数式表示)。

雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO₂(g)＋N₂(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如下图所示。

据此判断：
①该反应的ΔH__________0(填“＞”或“＜”)，ΔS__________0(填“＞”或“＜”)
②在T₁温度下，0～2 s内的平均反应速率v(N₂)＝____________________。
③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若增大催化剂的表面积，则CO转化率__________（填“增大”，“减少”或“不变”）
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是________________(填字母)。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。
例如：CH₄(g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)ΔH＝－867.0 kJ·mol^－1
2NO₂(g)N₂O₄(g)ΔH＝－56.9 kJ·mol^－1
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(g)的热化学方程式_________________。
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以CO₂和H₂O为原料制备HCOOH和O₂的原理示意图。电极a、b表面发生的电极反应式分别为

a：_________________________________________；
b：_________________________________________。

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列反应合成甲醇CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH
（1）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	3.041	1.000	0.120

由表中数据判断ΔH________0 (填“＞”、“＝”或“＜”)，化学平衡常数表达式K=            ；
（2）300 ℃时，在体积为2.0 L的密闭容器中通入2 mol CO和4 mol H₂ ，经过20 s 达到平衡状态，
①计算20 s内CO的反应速率为            ，此时容器中甲醇的体积分数为              ；
②若向上述平衡体系中同时加入1mol CO，2mol H₂ 和1mol CH₃OH气体，平衡移动情况是__________(填“向右”、“向左”或“不移动”)，原因是                ；
（3）已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l)＋3O₂(g) = 2CO₂(g)＋4H₂O(g)  ΔH₁＝－1277.0 kJ/mol
②2CO(g)+O₂(g) = 2CO₂(g) ΔH₂＝－566.0kJ/mol
③H₂O(g) = H₂O(l) ΔH₃＝－44 kJ/mol写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：                          ；
（4）甲醇，氧气可制作燃料电池，写出以氢氧化钾为电解质甲醇燃料电池负极反应式             ；如图，电解KI溶液制碘，在粗试管中加入饱和的KI溶液，然后再加入苯，插入一根石墨电极和一根铁电极，使用该燃料电池做电源，铁电极与             极（填正或负）相连接，通电一段时间后，断开电源，振荡试管，上层溶液为              色，当有1.27g 碘单质生成时,需要             g CH₃OH。

在一容积为4 L的密闭容器中，加入0.4mol的N₂和1.2mol的H₂，在一定条件下发生如下反应：
N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g )  △H＜0，反应中NH₃的物质的量浓度变化情况如右图：

（1）根据上图，计算从反应开始到平衡时，平均反应速率v(H₂)为____________mol/（L·min）。
（2）该反应的化学平衡常数表达式K_____________，随温度的升高，K值将         （填“增大”、“减小”“不变”）
（3）反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，则NH₃的物质的量浓度不可能为______________。
A． 0.20 mol/L       B． 0.12 mol/L       C． 0.10 mol/L    D． 0.08 mol/L
（4）反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡___________________移动（填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”），化学平衡常数___________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（5）在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，若在第8分钟末达到新的平衡（此时NH₃的浓度约为0.25 mol/L），请在上图中画出第5分钟末到此平衡时NH₃浓度的变化曲线。
（6）在三个相同容器中各充入1 molN₂和3molH₂，在某一不同条件下反应并达到平衡，氨的体积分数随时间变化曲线如下图。下列说法正确的是            （填序号） 。
A．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且P₂＞P₁
B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且P₁＞P₂
C．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T₁＞T₂
D．图Ⅱ可能是同温同压下，催化剂性能对反应的影响，且1＞2

能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源．具有广泛的开发和应用前景。因此甲醇被称为21世纪的新型燃料。
Ⅰ、已知在常温常压下：①H₂O(I)=H₂O(g)    △H=" +44.0" kJ.mol^-1
②2CH₃OH(I)十3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)  △H=" -1275.6" kJ·mol^—1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式                               。
Ⅱ、工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应A：CO₂（g）+3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g） △H₁
反应B：CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g） △H₂
在体积为2L的合成塔中，充人2 mol CO₂和6 mol H₂，测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化及甲醇的物质的量随时间、温度变化如下图所示。（T₁、T₂均大于300℃）

（1） 则上述CO₂转化为甲醇的反应的△H₁___        _0（填“＞”“＜”或“＝”）。
（2）从反应开始到平衡(10min)，用H₂表示 的反应速率为__________；
（3）下列说法正确的是           。
A．若保持恒温，当容器中n(CH ₃OH)︰n(H₂O)为1︰1时，该反应已达平衡状态
B．若保持恒温，当容器内气体压强恒定时，该反应已达平衡状态
C．若其他条件不变，则平衡常数：K(T₁)＜K (T₂)
D．处于A点的反应体系的温度从T₁变到T₂，达到平衡时增大
（4）对于反应A，若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是          。
A．增加CO₂的量                   B．升高温度
C．充入He，使体系总压强增大      D．按原比例再充入CO₂和H₂
（5）某温度下，将4mol CO和12mol H₂,充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO) ="0.5" mol·L^—1，，则该温度下该反应的平衡常数为             。
（6）在T₁温度时，将1mol CO₂和3mol 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A，则容器内的压强与起始压强之比为_____    ___。

氨是合成硝酸、铵盐和氮肥的基本原料，回答下列问题：
（1）氨的水溶液显弱碱性，其原因为          （用离子方程式表示），0.1 mol·L^－1的氨水中加入少量的NH₄Cl固体，溶液的pH      （填“升高”或“降低”）；若加入少量的明矾，溶液中的NH₄⁺的浓度       （填“增大”或“减小”）。
（2）硝酸铵加热分解可得到N₂O和H₂O，250℃时，硝酸铵在密闭容器中分解达到平衡，该分解反应  的化学方程式为          ，平衡常数表达式为           。
（3）由N₂O和NO反应生成N₂和NO₂的能量变化如下图所示， 若生成1molN₂，计算该过程的△H=          kJ·mol^－1。