高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

最近几年我国已加大对氮氧化物排放的控制力度。消除氮氧化物污染有多种方法。
（l）用CH₄还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄(g)＋4NO₂(g)= 4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H=-574kJ·mol^-1
②CH₄(g)＋4NO (g)=2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H=-1160kJ·mol^-1
③H₂O(g)= H₂O(l) △H=-44.0kJ·mol^-1
CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(1)的热化学方程式为                 。
（2）用活性炭还原法也可处理氮氧化物。有关反应为：2C(s)＋2NO₂(g)=N₂(g)＋2CO₂(g) △H<0，起始时向密闭容器中充入一定量的C(s)和NO₂(g)，在不同条件下，测得各物质的浓度变化状况如下图所示。

①0〜10min内，以CO₂表示的平均反应速率v(CO₂)=               。
②0～10min，10〜20 min，30〜40 min三个阶段NO₂的转化率分别为α₁、α₂、α₃，其中最小的为         ，其值是                   。
③计算反应达到第一次平衡时的平衡常数K=            。
④第10min时，若只改变了影响反应的一个条件，则改变的条件为      (填选项字母）。
A．增加C(s)的量       B．减小容器体积      C．加入催化剂
⑤20～30min、40〜50 min时体系的温度分别为T₁和T₂，则T₁_____T₂(填“> “<”或“=”）， 判断的理由是                         。

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图所示：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H₂O(g)CO₂+H₂
T℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H₂)=0.12mol·L^－1。该温度下此反应的平衡常数K=" _____" （填计算结果）。
（2）合成塔中发生反应N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)；△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T₁  ___ 573K（填“>”、“<”或“=”）。

T/℃	T1	300	T2
K	1.00×10^7	2.45×10^5	1.88×10^3

（3）N₂和H₂以铁作催化剂从145℃就开始反应，不同温度下NH₃的产率如图所示。温度高于900℃时，NH₃产率下降的原因是                                 。

（4）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：
CH₄(g)+4NO₂=(g)＝4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)； △H=－574kJ·mol^－1
CH₄(g)+4NO(g)＝2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)；  △H=－1160kJ·mol^－1
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极碱性条件下发生反应的电极反应式为                            。

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-Cr^3＋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1 mol Cr₂O₇^2-离子，需要________mol的FeSO₄·7H₂O。
（4）第③步生成的Cr(OH)₃在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)₃(s) Cr^3＋(aq)＋3OH^－(aq)，常温下，Cr(OH)₃的溶度积K_sp=c(Cr^3＋)·c³(OH^－)=10^－32，要使c(Cr^3＋)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做电极的原因为__________________。
（6）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__________。

(14分)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：
（i）制备合成气：CH₄(g)+H₂O(g) CO(g)+3H₂(g)   
（ii）合成甲醇：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)    
请回答下列问题：
（1）制备合成气：将1.0mol CH₄和2.0mol H₂O(g)通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应（i）；CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100℃时达到平衡的时间为5min，则从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为：v(H₂)=   。
②图中p₁    p₂（填“<”、”“>”或“=”）。
③为解决合成气中H₂过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO₂，发生反应：CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)，为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为        。
（2）合成甲醇：在Cu₂O/ZnO作催化剂的条件下，向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H₂(g)，发生反应(ii)，反应过程中，CH₃OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图所示。

①反应（ii）需在       （填“高温”或“低温”）才能自发进行。
②据研究，反应过程中起催化作用的为Cu₂O，反应体系中含少量的CO₂ 有利于维持Cu₂O的量不变，原因
是         （用化学方程式表示）。
③在500℃恒压条件下，请在上图中画出反应体系中n(CH₃OH)随时间t变化的总趋势图。
（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：         。
CH₃OH(g)+CO(g)HCOOCH₃(g) ，科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是        。(填“3.5×10⁶Pa”、“4.0×10⁶Pa”或“5.0×10⁶Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是          。

在一个固定体积的密闭容器中，向容器中充入2 mol A 和1 mol B，发生如下反应：2A(g) ＋ B(g) 3C(g) ＋ D(s)，反应达到平衡时C的浓度为1.2 mol/L.
（1）若使容器温度升高，平衡时混合气体的平均相对摩尔质量减小，则正反应为________（填“吸热”或“放热”）反应．
（2）若维持容器体积和温度不变，按下列方法加入起始物质，达到平衡时C的浓度仍为1.2 mol/L的是______（用序号填空）．
①4 mol A＋2 mol B　②3 mol C＋1 mol D＋l mol B
③3 mol C＋2 mol D　④1.6 mol A＋0.8 mol B＋0.6 mol C
（3）某温度下，向容器中加入3 mol C和0.8 mol D，反应达到平衡时C的浓度仍为1.2 mol/L，则容器的容积V应大于________L，小于________L.

Ⅰ．在含有弱电解质的溶液中，往往有多个化学平衡共存。一定温度下，向1 L 0．l mol·L^－1 CH₃ COOH溶液中加入少量CH₃COONa固体。
（1）CH₃COOH溶液的电离平衡              移动（填“向左”、“向右”或“不”），溶液中       （填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）若该溶液呈酸性，则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为：                       。
Ⅱ、开发新能源和三废处理都是可持续发展的重要方面。
（1）H₂、CO、CH₃OH都是重要能源物质,它们燃烧热依次为285.8KJ／mol、281.5KJ／mol、726.7KJ／mol.已知CO、H₂在一定条件下可以合成甲醇CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）。则该合成甲醇的热化学方程式为
（2）CO在催化剂作用下可以与H₂反应生成甲醇：
CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。在密闭容器中充入10 mol CO与20 mol H₂，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

则M、N、Q三点的平衡常数K_M、K_N、K_Q的大小关系为      ；P₁      P₂(填“>”或“<”或“=”)；
M、N两点平衡状态下，容器中物质的总物质的量之比为：n(M)_总：n(N)_总=        。

“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＝___________。

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)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1.5aL，容器B中CH₃OH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(填“>”“<”或“＝”)________A。
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)。