高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

【改编】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；
（1）将水蒸气喷到灼热的炭上实现炭的气化（制得CO、H₂），若要得到该反应的热化学方程式，还需要知道反应（用化学方程式表示）      的焓变。
（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	4	2.0	6
2	750	2	1	0.6	3
3	750	2	1	0.6	1

①500℃时该反应的平衡常数K＝______________。
②该反应的逆反应为           (填“吸热”或“放热”)反应。
③实验2中，0～3min时段内，以v(H₂)表示的反应速率为           。
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）CO还可以用做燃料电池的燃料，某熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，该电池用 Li₂CO₃和 Na₂CO₃的熔融盐混合物作电解质，CO 为负极燃气，空气与 CO₂的混和气为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，则负极电极反应式为                        。
（4）常温常压下，饱和CO₂水溶液的pH＝5.6，c(H₂CO₃)＝1.5×10^-5mol/L。若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃HCO₃^－+H⁺的电离平衡常数K＝       。（已知：10^－5.6＝2.5×10^－6）

(17分)碳及其化合物与人类生产、生活密切相关。（1）在化工生产过程中，少量CO的存在会引起催化剂中毒，为了防止催化剂中毒，常用SO₂将CO氧化，SO₂被还原为S。
已知：C(s)＋1/2O₂(g)=CO(g)△H₁=－126.4kJ·mol^－1
C(s)＋O₂(g)=CO₂(g)△H₂=－393.5kJ·mol^－1
S(s)＋O₂(g)=SO₂(g) △H₃=－296.8kJ·mol^－1
则SO₂氧化CO的热化学反应方程式为____________。
（2）CO可用于合成甲醇，化学方程式为CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) △H=-90．8KJ·mol^-1。
①在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律。如图是上述三种温度下H₂和CO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______℃；该温度下上述反应的化学平衡常数为_______。曲线上a、b、c点对应的化学平衡常数分别为K₁、K₂、K₃，则K₁、K₂、K₃的大小关系为___________；

②在密闭容器里按体积比为1：2充入一氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状。当改变某一反应条件后，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是______(填序号)。

A．正反应速率瞬间增大，后逐渐减小

B．混合气体的密度增大

C．化学平衡常数K值增大

D．反应物的体积百分含量增大

（3）一种新型CO燃料电池工作原理如图所示。

①负极电极反应式为_______________________；
②电极A处产生的CO₂有部分参与循环利用，其利用率为____________。

汽车尾气净化反应：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)，请回答下列问题：
（1）对于气相反应，用某组分B平衡时的分压p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作K_P，则该反应的平衡常数K_P表达式为   ；
（2）已知：N₂(g) + O₂(g) ="2NO(g)"     △H＝＋180.5kJ·mol^－1
C(s) + O₂(g) = CO₂(g)    △H＝－393.5 kJ·mol^－1
2C(s) + O₂(g) ="2CO(g)"     △H＝－221kJ·mol^－1
则2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)的△H＝    ，该反应能自发进行的条件       （填“高温”、“低温”或“任意温度”）；
（3）在一定温度下，向体积为 V L的密闭容器中充入一定量的NO和CO。在t₁时刻达到平衡状态，此时n(CO)="a" mol，n(NO)="2a" mol，n(N₂)="b" mol。
①若保持体积不变，再向容器中充入n(CO₂)=" b" mol，n(NO)=" a" mol，则此时v_正     v_逆（填“>”、“=”或“<”）；
②在t₂时刻，将容器迅速压缩到原容积的1/2，在其它条件不变的情况下，t₃时刻达到新的平衡状态。请在下图中补充画出t₂－t₃－t₄时段N₂物质的量的变化曲线。

（4）汽车使用乙醇汽油并不能减少NO_x的排放，这使NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图所示。

①若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为      ；在n(NO)/n(CO)=1的条件下，应控制的最佳温度在      左右； 
②目前对氮氧化物（NO_x）进行治理的方法比较多，其中吸附/吸收法广受欢迎。下列物质适合作为NO_x吸收剂的是    
A．活性炭        B．氨水       C．酸性尿素溶液      D．硫酸

化学理论在元素单质及其化合物反应中应用广泛．
（1）在一定条件下，可逆反应mAnB+pC△H，达到平衡状态．
①若A、B、C都是气体，增大压强，平衡向正反应方向移动，则m            n+p（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②其他条件不变，加热后A的质量减小，则反应△H         0（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（2）某些金属氧化物（如Fe_XO_Y）粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应，下列反应速率（v）和温度（T）的关系示意图中与铝热反应最接近的是               （填序号）

（3）一定温度下，发生反应：FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO₂（g）△H．已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表：

温度/℃	1000	1100
平衡常数	0.68	0.50

请回答下列问题：
①该反应的△H               0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②T℃时，将FeO（s）和CO（g）各3.0mol加入10L的密闭容器中，反应达到平衡后，测得CO转化率为W₁，c（CO₂）=0.15mol•L^﹣1，则温度T            （填“高于”、“低于”、“等于”）1000，若此时保持其它条件不变再充入2.0mol CO（g），再达平衡时测得CO转化率为W₂，则W₁            W₂（填“＞”、“＜”或“=”） ．

“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
（1）已知：① CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)    ΔH＝－41 kJ·mol^－1
② C(s)+2H₂(g)CH₄(g)      ΔH＝－73 kJ·mol^－1
③ 2CO(g)C(s)+CO₂(g)     ΔH＝－171 kJ·mol^－1
写出CO₂与H₂反应生成CH₄和H₂O(g)的热化学方程式                  。
（2）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)
已知一定条件下，该反应中CO₂的平衡转化率随温度、投料比[n(H₂)/n(CO₂)]的变化曲线如下左图：

①在其他条件不变时，请在上图中画出平衡时CH₃OCH₃的体积分数随投料比[n(H₂)/n(CO₂)]变化的曲线图。
②某温度下，将2.0 mol CO₂(g)和6.0 mol H₂(g)充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时，改变压强和温度，平衡体系中CH₃OCH₃(g)的物质的量分数变化情况如下图所示，关于温度和压强的关系判断正确的是          。

A．P3>P2，T3>T2	B．P1>P3，T1>T3
C．P2>P4，T4>T2	D．P1>P4，T2>T3

（3）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的CO和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

该反应的平衡常数的表达式为：
该反应的正反应方向是        反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的浓度均为0.020 mol·L^-1，在该条件下CO的平衡转化率为      。

(15分)
I．已知甲和乙在溶液中的转化关系如图所示：

请回答下列问题：
（1）若甲是10电子的单核微粒，乙是两性氢氧化物，则微粒甲的原子结构示意图为________________。
（2）若甲是10电子的阳离子，乙是碱性气体。lmol乙通人足量强酸溶液中与H⁺反应，反应过程中能量变化如图，该反应的热化学方程式是__________________________。

（3）若甲仅含有N0₃^-、SO₄^2-和X三种离子(不考虑水电离的H⁺、OH^-)，则X离子可能是_____________(填序号)。

A．Fe^2+

B．HC03^-

C．Ba^2+

D．Fe^3+

（4）若甲是CO₂,乙中HCO₃^-和CO₃^2-的物质的量浓度相等,此时溶液的pH=a,则HCO₃^-的电离平衡常数Ka=___.
Ⅱ.在恒容密闭容器中通入X并发生反应: ,温度
下X的物质的量浓度c（X）随时间t变化的曲线如图所示。

（5）温度___________(填“＞”、“＜”或“＝”)。
（6）M点的正反应速率__________N点的逆反应速率(填“＞”、“＜”或“＝”)。
（7）该反应进行到M点放出的热量与进行到W点放出的热量相比：_____________(填“更多”、“更少”或“相同”)

用NH₃催化还原N_xO_y可以消除氮氧化物的污染。
已知：反应I： 4NH₃（g）+6NO（g）  5N₂（g）＋6H₂O（l）  △H₁
反应II： 2NO（g）+O₂（g） 2NO₂（g）           △H₂（且|△H₁| ＝2|△H₂|）
反应III：4NH₃（g）+6NO₂（g） 5N₂（g）＋3O₂（g）＋6H₂O（l）   △H₃
反应I和反应II在不同温度时的平衡常数及其大小关系如下表

温度/K	反应I	反应II	已知：
298	K1	K2
398	K1′	K2′

（1）△H_{3 =}              （用△H_1、△H₂ 的代数式表示）;推测反应III是    反应（填“吸热”或“放热”）
（2）相同条件下,反应I在2L密闭容器内,选用不同的催化剂，反应产生N₂的量随时间变化如图所示。

①计算0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率v（NO）=         。
②下列说法不正确的是       。
A．单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡
B．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡
C．该反应的活化能大小顺序是：E_a（A）>E_a（B）>E_a（C）
D．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数
（3）一定条件下，反应II达到平衡时体系中n（NO）∶n（O₂）∶n（NO₂）＝2∶1∶2。恒温恒压时，在其它条件不变时，再充入NO₂气体， NO₂体积分数      （填“变大”、“变小”或“不变”）
（4）电化学气敏传感器可用于监测环境中NH₃的含量，其工作原理示意图如下，溶液中OH^-向电极      移动（填a或b），负极的电极反应式为         。

“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出了高热值的煤炭气，其主要成分是CO和H₂。CO和H₂可作为能源和化工原料，应用十分广泛．生产煤炭气的反应之一是：C(s)+H₂O(g)CO(g)+H₂(g)  H=+131.4kJ/mol
（1）在容积为3L的密闭容器中发生上述反应，5min后容器内气体的密度增大了0.12g/L，用H₂O表示0～5min的平均反应速率为______________。
（2）关于上述反应在化学平衡状态时的描述正确的是___________．
A．CO的含量保持不变
B．v_正(H₂O)=v_正(H₂)
C．容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
（3）若上述反应在t₀时刻达到平衡(如图)，在t₁时刻改变某一条件，请在图中继续画出t₁时刻之后正反应速率随时间的变化：

①缩小容器体积，t₂时到达平衡（用实线表示）；
②t₃时平衡常数K值变大，t₄到达平衡（用虚线表示）．
（4）在一定条件下用CO和H₂可以制得甲醇，CH₃OH和CO的燃烧热分别为725.8kJ/mol，283.0kJ/mol，1molH₂O(l)变为H₂O(g)吸收44.0 kJ的热量，写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学方程式_______________________
（5）如下图所示，以甲醇燃料电池作为电源实现下列电解过程．乙池中发生反应的离子方程式为_____________。当甲池中增重16g时，丙池中理论上产生沉淀质量的最大值为_________g。

化学反应原理在生产和科研中有重要的应用，请利用相关知识回答下列问题。
I.常温下I₂O₅(s)可用于检测CO，反应原理为：5CO(g)+I₂O₅(s) 5CO₂(g)+I₂(s)  △H<0.一定温度下，向2L恒容密闭容器中加入足量I₂O₅(s)，并通入1molCO。反应中CO₂的体积分数φ(CO₂)随时间的变化如图所示：

（1）该反应的平衡常数表达式K=__________；
（2）0～0.5min内的平均反应速率v(CO)=_________；
（3）下列叙述能说明反应达到平衡的是（  ）
A．容器内压强不再变化
B．CO的质量不再变化，CO₂的转化率不再增大
C．CO₂的生成速率等于CO的消耗速率，反应物不再转化为生成物
D．混合气体的平均相对分子质量不再改变
（4）保持温度和体积不变，若开始加入CO(g）的物质的量是原来的2倍，则下列说法正确的是（  ）
A．平衡时生成I₂的质量为原来的2倍
B．达到平衡的时间为原来的2倍
C．平衡时混合气体的物质的量为原来的2 倍
D．平衡时混合气体的密度不变
II.一定条件下在密闭容器中加入NH₄I发生反应：A．NH₄I(s)NH₃(g)+HI(g)，
B．2HI(g) H₂(g)+I₂(g)。达到平衡后，扩大容器体积，反应b 的移动方向___________(填正向、逆向或不移动）；
III.己知：2NO₂N₂O₄ △H<0，将一定量的NO₂充入注射器中后封口，下图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化（气体颜色越深，透光率越小）。下列说法正确的是（   ）

A．b点的操作是压缩注射器
B．c点与a点相比，c(NO₂)增大，c(N₂O₄)减小
C．若反应在一绝热容器中进行，则b、c两点的平衡常数K_b>K_c
D．d点：v(正)>v(逆)

（1）现有可逆反应.2NO₂(g) N₂O₄(g)，△H＜0，试根据下列图象判断t₂、t₃、t₄时采取的措施。

t₂：                                                           ；
t₃：                             ；t₄：                         。
在80℃时，将0．4mol的四氧化二氮气体充入2L已抽空的固定容积的密闭容器中，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

时间（s） C（mol/L）	0	20	40	60	80	100
C（N2O4）	0．20	a	0．10	c	d[]	e
C（NO2）	0．00	0．12	b	0．22	0．22	0．22

 
（2）40s时，NO₂的产率是                       。
（3）20s时，N₂O₄的浓度为       mol/L，0~20s内N₂O₄的平均反应速率为            。
（4）在80℃时该反应的平衡常数K值为        （保留2位小数）。
（5）在其他条件相同时，该反应的K值越大，表明建立平衡时             。
A、N₂O₄的转化率越高                 B、NO₂的产量越大
C、N₂O₄与NO₂的浓度之比越大         D、正反应进行的程度越大
（6）利用甲烷催化还原NO_x：
CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)   △H₁＝－574 kJ/mol
CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)   △H₂＝－1160 kJ/mol
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：__                  。

I.（1）对反应N₂O₄（g）2NO₂（g） △H>0 ，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。T₁              T₂（填“>”、“<”或“=”）；A、C两点的速率V_A            V_C（同上）。

（2）在100℃时，将0.400mol的NO₂气体充入2L真空定容密闭容器中，
每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据：

时间（s）	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

①该反应的平衡常数K的值为                ；
②若在相同情况下最初向该容器充入的是N₂O₄，要达到上述同样的平衡状态，N₂O₄的起始浓度是_____________mol/L。
③计算②中条件下达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为        ；（结果保留小数点后一位）
II. 在0.5 L的密闭容器中，一定量的H₂和N₂进行如下化学反应：3H₂(g)+N₂(g)2NH₃(g)   △H ＜0，其化学平衡常数K与温度t的关系如下表。请回答下列问题。

t/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

④比较K₁,K₂的大小，K₁_________K₂(填写“ >”、“=”或“<”）。
⑤在400℃时,当测得NH₃和N₂、H₂的物质的量分别为3mol和1 mol、2 mol时,则该反应的V(H₂)_正_________ V (H₂)_逆（填写“>”、“=”或“<”）。

在密闭容器中进行反应①Fe(s)+CO₂(g)FeO(s)+CO(g)  ΔH₁=akJ·mol^一1
反应②2CO(g)+O₂(g)2CO₂(g)  △H₂="b" kJ·mol^-1
反应③2Fe(s)+O₂(g)2FeO(s)   △H₃
（1） △H₃=           (用含a、b的代数式表示)。
（2）反应①的化学平衡常数表达式K=            ，已知500℃时反应①的平衡常数K=1．0，在此温度下2 L密闭容器中进行反应①，Fe和CO₂的起始量均为2．0 mol，达到平衡时CO₂的转化率为               ，CO的平衡浓度为                。
（3）将上述平衡体系升温至700℃，再次达到平衡时体系中CO的浓度是CO₂浓度的两倍，则a    0(填“>”、“<”或“=”)。为了加快化学反应速率且使体系中CO的物质的量增加，其他条件不变时，可以采取的措施有          (填序号)。

A．缩小容器的体积	B．再通入CO2
C．升高温度	D．使用合适的催化剂

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

（1）在一容积为10L的容器中，通入一定量的CO和H₂O，在850℃时发生反应CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g） △H<0，CO和H₂O浓度变化如图，则0～4min的平均反应速率v（CO）=              mol·L^-1·min^-1，850℃时，此反应的平衡常数为           ，CO的转化率为          。

（2）℃（高于850℃）时,在相同容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度变化如下表：

t/min	c（CO）/mol·L^-1	c（H2O）/mol·L^-1	c（CO2）/mol·L^-1	c（H2）/mol·L^-1
0	0．200	0．300	0	0
2	0．138	0．238	0．062	0．062
3	c1	c2	c3	c3
4	c1	c2	c3	c3
5	0．116	0．216	0．084
6	0．096	0．266	0．104

①从表中看出，3～4min之间反应处于                  状态；c₁            0．08（填“大于”、“小于”或“等于”）。
②反应在4～5min间，平衡向逆反应方向移动，可能的原因是                ，表中5～6min之间数值发生变化，可能的原因是                 。
a．降低温度           b．增加水蒸气
c．增加氢气浓度       d．使用催化剂

(8分)碳的化合物与人类生产、生活密切相关。
I．工业上先将煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H₂时，发生以下反应：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)
（1）向1L恒容密闭容器中充入CO(g)和H₂O(g)，t℃时测得部分数据如下表。

T/min	0	1	2	3	4
n(H2O)/mol	1	0.8	0.65	0.6	0.6
n(CO)/mol	0.8	0.6	0.45	0.4	0.4

则该温度下反应的平衡常数K=________。
（2）相同温度下，若向该容器中充入l molCO、x molH₂O(g)、y molCO₂、2 molH₂，此时v(正)=v(逆)，则x、y的关系式是________________。
II．在一恒温、恒容密闭容器中发生反应：
Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)₄(g)，△H，则△H_____0，(填“＞”、“＜”)；缩小容器容积，平衡向_______(填“左”或“右”)移动，△H_______(填“增大”、“减少”或“不变”，下同)，混合气体的密度_________。

为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量．有效控制空气中氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物显得尤为重要。
（1）在汽车排气管内安装催化转化器，可将汽车尾气中主要污染物转化为无毒的大气循环物质。
已知：①N₂（g）＋O₂（g）＝2NO（g）△H₁＝＋180．5kJ/mol
②C和CO的燃烧热（△H）分别为－393．5kJ·mol^－1和－283kJ·mol^－1。
则2NO（g）＋2CO（g）＝N₂（g）＋2CO₂（g）的△H＝______________kJ·mol^－1
（2）将0．20 molNO和0．10 molCO充入一个容积为1L的密闭容器中，反应过程中物质浓度变化如图所示。

①0－9min内的平均反应速率v（N₂）＝_____mol· L^－1·min^－1（保留两位有效数字）；第12 min时改变的反应条件可能为______________。

A．升高温度

B．加入NO

C．加催化剂

D．降低温度

②该反应在第24 min时达到平衡状态，CO₂的体积分数为__________（保留三位有效数字），化学平衡常数K＝___________（保留两位有效数字）。
（3）烟气中的SO₂可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，该溶液中c（Na^＋）＝____________（用含硫微粒浓度的代数式表示）。
（4）通过人工光合作用能将水与燃煤产生的CO₂转化成HCOOH和O₂．已知常温下0．1 mol·L^－1的HCOONa溶液pH＝10，则HCOOH的电离常数K_a＝___________。