高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响填空题

随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫(SO₂)排放量减少8%，氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前，消除大气污染有多种方法。
（1） 用CH₄催化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=" -574" kJ·mol^－1
②CH₄(g) +4NO(g) =2N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)   ⊿H=" -1160" kJ·mol^－1
③H₂O(g) = H₂O(l)    △H=" -44.0" kJ·mol^－1
写出CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂ (g)、CO₂ (g)和H₂O(1)的热化学方程式                   。
（2）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下可将SO₂转化为SO₄^2－，从而实现对SO₂的治理。已知含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺ + O₂+ 4H⁺ = 4Fe³⁺ + 2H₂O，则另一反应的离子方程式为                                  。
（3）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)+2NO(g)N₂ (g)+CO₂ (g) 。某研究小组向密闭的真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）加入NO和足量的活性炭，恒温(T₁℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol·L^－1 时间/min	NO	N2	CO2
0	1.00	0	0
10	0.58	0.21	0.21
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

①10min~20min以v(CO₂) 表示的反应速率为                         。
②根据表中数据，计算T₁℃时该反应的平衡常数为   　　    （保留两位小数）。
③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率       （填“增大”、“不变”或“减小”） 。
④下列各项能作为判断该反应达到平衡的是    　　　    （填序号字母）。
A．容器内压强保持不变　　      B． 2v_正(NO) = v_逆(N₂)
C．容器内CO₂的体积分数不变    D．混合气体的密度保持不变
⑤30min末改变某一条件，过一段时间反应重新达到平衡，则改变的条件可能是            。请在下图中画出30min至40min的变化曲线。

我国有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某些转化
步骤及生成物未列出）：

（1）“造合成气”发生的热化学方程式是CH₄(g)+H₂O(g) CO(g)+3H₂(g)；△H＞0在恒温恒容的条件下，欲提高CH₄的反应速率和转化率，下列措施可行的是     。
A、增大压强    B、升高温度 C、充入He气   D、增大水蒸气浓度
（2）“转化一氧化碳”发生的方程式是H₂O(g) +CO(g) H₂(g)+CO₂(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

提高氢碳比[ n（H₂O）/n（CO）]，K值   （填“增大”、“不变”或“减小”）；若该反应在400℃时进行，起始通入等物质的量的H₂O和CO，反应进行到某一时刻时CO和CO₂的浓度比为1∶3，此时v（正）     v（逆）（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（3）有关合成氨工业的说法中正确的是       。
A、该反应属于人工固氮
B、合成氨工业中使用催化剂能提高反应物的利用率
C、合成氨反应温度控制在500℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D、合成氨工业采用循环操作的主要原因是为了加快反应速率
（4）生产尿素过程中，理论上n(NH₃)∶n(CO₂)的最佳配比为     ，而实际生产过程中，往往使n(NH₃)∶n(CO₂)≥3，这是因为       。
（5）当甲烷合成氨气的转化率为60％时，以3.0×10⁸ L甲烷为原料能够合成       L 氨气。（假设体积均在标准状况下测定）

图a是1 mol NO₂和1 mol CO反应生成CO₂和NO过程中能量变化示意图，图b是反应中的CO和NO的浓度随时间变化的示意图。根据图意回答下列问题：
        
a                                           b
(1)写出NO₂和CO反应的热化学方程式        。
(2)从反应开始到平衡，用NO₂浓度变化表示平均反应速率v(NO₂)＝       。
(3)此温度下该反应的平衡常数K=       ；温度降低，K       （填“变大”、“变小”或“不变”）
(4)若在温度和容积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	甲	乙	丙
反应物投入量	1 mol NO2 1 mol CO	2 mol NO 2 mol CO2	1 mol NO2、1 mol CO 1 mol NO、1 mol CO2
平衡时c(NO) /mol·L^-1	1.5	3	m
能量变化	放出a kJ	吸收b kJ	放出c kJ
CO或NO的转化率	α1	α2	α3

则：α₁+α₂=       ， a+b/2=        ,m=       

燃煤废气中的氮氧化物（NO_x）、二氧化碳等气体，常用下列方法处理，以实现节能减排、废物利用等。
（1）对燃煤废气进行脱硝处理时，常利用甲烷催化还原氮氧化物，如：
CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H＝－574 kJ·mol^－1
CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)  △H＝－1160 kJ·mol^－1
则CH₄(g)将NO₂(g)还原为N₂(g)等的热化学方程式为              。
（2）将燃煤废气中的CO₂转化为甲醚的反应原理为：
2CO₂(g) + 6H₂(g) CH₃OCH₃(g) + 3H₂O(g)
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率见下表：

投料比[n(H2) / n(CO2)]	500 K	600 K	700 K	800 K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

①若温度升高，则反应的平衡常数K将             （填“增大”、“减小”或“不变”。下同）；若温度不变，提高投料比[n(H₂) / n(CO₂)]，则K将             。
②若用甲醚作为燃料电池的原料，请写出在碱性介质中电池负极的电极反应式
                                      。若通入甲醚（沸点为-24.9 ℃）的速率为1.12 L·min^-1（标准状况），并以该电池作为电源电解2 mol·L^-1 CuSO₄溶液500 mL，则通电30 s后理论上在阴极可析出金属铜     g。

根据所学知识，完成下列问题：
（1）化学反应可视为旧键断裂和新键生成的过程。键能是形成（或拆开）1 mol化学键时释放（或吸收）的能量。已知白磷和其燃烧产物P₄O₆的分子结构如图所示，现提供以下键能（kJ· mol^-1）： P－P：198，  P－O：360， O－O：498，白磷(P₄)燃烧的热化学方程式为                       。

（2）化学能与电能之间可以相互转化，以Fe、Cu、C(石墨)、CuSO₄溶液、FeSO₄溶液、Fe₂(SO₄)₃溶液 、AgNO₃溶液为原料，通过原电池反应实现2Fe³⁺ + Cu＝2Fe²⁺ + Cu²⁺,请你把下图补充完整，使之形成闭合回路，并用元素符号标明电极。甲池中电解液是        溶液；乙池中电解液是         溶液。（要求：甲、乙两池中电解质元素种类始终保持不变）

（3）某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5（直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物）其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO₂、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：
①对PM2.5空气样本用蒸馏水处理，制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO4^２－	NO3^－	Cl^－
浓度/ mol•L^-1	4×10^-6	6×10^-6	2×10^-5	4×10^-5	3×10^-5	2×10^-5

根据表中数据判断该试样的酸碱性为        ，试样的pH值=        
②已知气缸中生成NO的反应为：N₂(g)+O₂(g)  2NO(g) H＞0
若1 mol空气含有0.8 molN₂和0.2 molO₂,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡。测得NO为8 × 10^-4 mol.计算该温度下的平衡常数K= ___________；汽车启动后，气缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是                                          。

已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：

温度/℃	700	900	830	1000	1200
平衡常数	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列问题：
(1)该反应的平衡常数表达式K=             ，△H    0（填“<”“ >”“ =”)；
(2)830℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0．003 mol·L^-1·s^-1。
则6s时c(A)=      mol·L^-1， C的物质的量为      mol；
若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为     ，
如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为         ；
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为      (填正确选项前的字母)：
a．压强不随时间改变         b.气体的密度不随时间改变
c. c(A)不随时问改变         d.单位时间里生成c和D的物质的量相等
(4)1200℃时反应C(g)+D(g) A(g)+B(g)的平衡常数的值为             。

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。已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为-285．8kJ·mol^-1、
-283．0kJ·mol^-1和-726．5kJ·mol^-1。请回答下列问题：
（1）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             ；
（2）在容积为2L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，考查温度对反应的影响，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
（3）在T₁温度时，将1molCO₂和3molH₂充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO₂转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为            ；

是汽车尾气中的主要污染物之一。
（1） 能形成酸雨，写出转化为的化学方程式:.
（2）汽车发动机工作时会引发和反应，其能量变化示意图如下:

①写出该反应的热化学方程式:.
②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是。
（3）在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低的排放。
①当尾气中空气不足时，在催化转化器中被还原成排出。写出被还原的化学方程式：.
② 当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收生成盐。其吸收能力顺序如下：.原因是.
（4）通过传感器可监测的含量，其工作原理示意图如下:

①电极上发生的是反应(填"氧化"或"还原")。
②写出电极的电极反应式: .

溴及其化合物广泛应用于医药、农药、纤维、塑料组燃剂等，回答下列问题：
（1）海水提溴过程中，向浓缩的海水中通入，将其中的氧化，再用空气吹出溴；然后用碳酸钠溶液吸收溴，溴歧化为和，其离子方程式为。
（2）溴与氯能以共价键结合形成。分子中，显正电性。与水发生反应的化学方程式为。
（3）分解的热化学方程式为：

在密闭容器中将过量于487下加热分解，平衡时为4.66×10³。
①如反应体系的体积不变，提高反应温度，则将会(填"增大"、"不变"或"减小")。
②如反应温度不变，将反应体系的体积增加一倍，则的变化范围为。

图一是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，回答下列问题：

图一
（1）图一中气体A的俗称是_______________
（2）合成氨工业是煤化工产业链中非常重要的一步。已知有一组数据：破坏1mol氮气中的化学键需要吸收946 kJ能量；破坏0.5mol氢气中的H-H键需要吸收218kJ的能量；形成氨分子中1 mol N-H键能够释放389kJ能量。图二表示合成氨工业过程中能量的变化，请将图中①、②的能量变化的数值，填在下边的横线上。

图二
①           kJ ，②            kJ
（3）煤化工产业的重要产品之一甲醇，是一种新型的汽车动力燃料，发达国家等一般通过CO和H₂化合制备甲醇,该反应的化学方程式为：CO (g) + 2H₂(g)CH₃OH(g)
①下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_______；
A. 容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B.  2v(H₂)_正 = v(CH₃OH)_逆
C. 容器中气体的压强保持不变
D. 单位时间内生成n molCO的同时生成2n mol H₂
②在容积固定的恒温密闭容器中充入CO和H₂发生上述反应，反应在第4 min时候达到其限度，此时容器中压强与反应前之比为3︰5，容器内物质的各种物质的量浓度如下表：

时间/浓度	c(CO)(mol/L)	C(H2 )(mol/L)	c(CH3OH)(mol/L)
起始	0.200	0.300	0.000
第4 min	a	b	c

则b=__________________
（4）甲醇—空气燃料电池（DMFC)是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池，其工作原理如下图所示，该燃料电池的电池反应式为2CH₃OH (g) + 3O₂(g) = 2CO₂(g) + 4H₂O(l)，则负极的电极反应式为______________________，正极附近pH值_______________(填写“增大”、“减小”或者“不变”)

科学家一直致力于“人工固氨”的新方法研究。目前合成氨技术原理为：
N₂(g) +3H₂(g) 2NH₃(g)+92.4 kJ/mol
673K，30MPa下，上述合成氨反应中n(NH₃)和n(H₂)随时间变化的关系如右图所示。

（1）下列叙述正确的是(  )
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡
C．点d和点e处的n (N₂)相同
D．773K，30MPa 下，反应至t₂时刻达到平衡，则n(NH₃)比图中e点的值大
（2）在容积为2.0 L恒容得密闭容器中充入0.80 mol N₂(g)和1.60 mol H₂(g)，673K、30MPa下达到平衡时，NH₃的体积分数为20%。该条件下，N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)的平衡常数值为：_____________。
（3）K值越大，表明反应达到平衡时(    )。
A. H₂的转化率一定越高    B．NH₃的产量一定越大
C．正反应进行得越完全    D．化学反应速率越大
（4）1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺），实现了高温、常压下高转化率的电解合成氨。其实验装置如图。阳极的电极反应为：H₂-2e2H⁺，则阴极的电极反应为：_____________。

Ⅰ．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：其化学平衡常数K与温度t的关系如下：CO₂(g)+H₂(g) CO(g)+H₂O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：

t（℃）	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

请回答下列问题：
（1）该反应为           反应（填“吸热”或“放热”）。
（2）800℃，固定容器的密闭容器中，放入混合物，其始浓度为c(CO) =" 0.01" mol/L，c(H₂O) =" 0.03" mol/L，c(CO₂) =" 0.01" mol/L，c(H₂) =" 0.05" mol/L，则反应开始时，H₂O的消耗速率比生成速率      __       _(填“大”、“小”或“不能确定”)。
Ⅱ．超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂，其反应为：2NO＋2CO2CO₂＋N₂。为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：

时间(s)	0	1	2	3	4	5
c(NO) (mol/L)	1.00×10^－^3	4.50×10^－^4	2.50×10^－^4	1.50×10^－^4	1.00×10^－^4	1.00×10^－^4
c(CO) (mol/L)	3.60×10^－^3	3.05×10^－^3	2.85×10^－^3	2.75×10^－^3	2.70×10^－^3	2.70×10^－^3

请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：
（1）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H       0（填写“＞”、“＜”、“＝”）。
（2）前2s内的平均反应速率v(N₂)＝                。
（3）在该温度下，反应的平衡常数K＝              。
（4）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是       。
A．选用更有效的催化剂                                 B．升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度                                 D．缩小容器的体积
（5）若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，则平衡          移动（填“向左”“向右”或“不”）；使用催化剂，上述反应的△H________（填“增大” “减小” 或“不改变”）。

（1）土壤的pH一般在4～9之间。土壤中Na₂CO₃含量较高时，pH可以高达10.5，试用离子方程式解释土壤呈碱性的原因                   ；加入石膏（CaSO₄2H₂O）可以使土壤碱性降低，有关反应的化学方程式为              。
（2）在一定条件下进行如下反应：aX(g)+bY(g)cZ(g)
右图是不同温度下反应达到平衡时，反应混合物中Z的体积分数 和压强关系示意图。

① 写出该反应的化学平衡常数表达式：K＝         。随着温 度的升高，K值      （填“增大”、“减小”或“不变”）。当反应物起始浓度相同时，平衡常数K值越大，表明    （字母填序号）。

A．X的转化率越高	B．反应进行得越完全
C．达到平衡时X的浓度越大	D．化学反应速率越快

② 如右图所示，相同温度下，在甲、乙两容器中各投入1molX、2molY和适量催化剂，甲乙两容器的初始体积均为1L，甲、乙容器达到平衡所用时间：甲     乙（填“>”、“<”或“＝”，下同），平衡时X和Y的转化率：甲      乙。

工业上用CO生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)。图1表示反应中能量的变化；图2表示一定温度下，在体积为2 L的密闭容器中加入4 mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH(g)的浓度随时间变化。

请回答下列问题：
（1）在“图1”中，曲线________(填：a或b)表示使用了催化剂；该反应属于________(填：吸热、放热)反应。
（2）下列说法正确的是________。

A．起始充入的CO为1 mol

B．增加CO浓度，CO的转化率增大

C．容器中压强恒定时，反应已达平衡状态

D．保持温度和密闭容器容积不变，再充入1 mol CO和2 mol H2，再次达到平衡时n(CH3OH)/n(CO)会减小

（3）从反应开始到建立平衡，v(H₂)＝________；该温度下CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)的化学平衡常数为______。若保持其它条件不变，将反应体系升温，则该反应化学平衡常数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（4）请在“图3”中画出平衡时甲醇百分含量(纵坐标)随温度(横坐标)变化的曲线，要求画压强不同的2条曲线(在曲线上标出P₁、P₂，且P₁<P₂)。
（5）已知CH₃OH(g)＋O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH＝－192.9 kJ/mol
又知H₂O(l)＝H₂O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol，请写出32 g的CH₃OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式
______________________________________________________________________。
（6）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。写出用Co³⁺除去甲醇的离子方程式         　　　　　　　　　　     。

分人工固氮是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程。据报道,常温、常压、光照条件下,N₂在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，生成的主要产物为NH₃，相应的热化学方程式为：N₂(g)+3H₂O(l)2NH₃(g)+O₂(g)  △H="+765.0kJ" /mol。
Ⅰ．请在下图所示的坐标中画出上述反应在有催化剂和无催化剂两种情况下反应体系中的能量变化示意图，并进行标注(包括△H)。

Ⅱ．目前工业合成氨的原理是：N₂(g)+ 3H₂(g)2NH₃(g)  △H=－93.0kJ /mol。
回答下列问题：
(1)氢气的燃烧热△H=_______________kJ/mol。
(2)在恒温恒容密闭容器中进行的合成氨反应，下列能表示达到平衡状态的是_______(填序号)。
a．混合气体的压强不再发生变化
b．混合气体的密度不再发生变化
c．反应容器中N₂、NH₃的物质的量的比值不再发生变化
d．单位时间内断开a个H－H键的同时形成3 a个N－H键
e．三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比
(3)在恒温恒容的密闭容器中，合成氨反应的各物质浓度变化曲线如下图所示。请回答下列问题：

① 表示N₂的浓度变化的曲线是              (选填曲线代号“A”、“B”或“C”)。
② 前25 min 内，用H₂的浓度变化表示的化学反应平均速率是            。
③在25 min 末反应刚好达到平衡，则该温度下反应的平衡常数K =        (计算结果可用分数表示)。若升高温度，该反应的平衡常数值将_______(填“增大”、 “减小”或“不变”)。
(4)在第25 min 末，保持其它条件不变，若升高反应温度并设法保持该温度不变，在第35 min末再次达到平衡。平衡移动过程中H₂浓度变化了1.5 mol·L^－1，请你在图中画出第25 min ～ 40 min NH₃浓度变化曲线。
(5)在一定温度下，将1 mol N₂和3 mol H₂混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为2.8 mol 。
①达平衡时，H₂的转化率α₁ = ____________。
②在相同条件下，若起始时只将NH₃置于该容器中，达到平衡状态时NH₃的转化率为α₂，当α₁ + α₂ =1时，则起始时n (NH₃)= ________mol。