高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响实验题

(10分)已知可逆反应CO + H₂O(g)CO₂ + H₂，达到平衡时，
（1）830K时，若起始时：c (CO) =" 2" mol/L，c (H₂O) =" 3" mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的平衡转化率为              ；K值为              。
（2）830K，若只将起始时c (H₂O)改为6 mol/L，则水蒸气的平衡转化率为           。
（3）若830K时，起始浓度c (CO) =" a" mol/L，c (H₂O) =" b" mol/L，H₂的平衡浓度c (H₂) =" c" mol/L，
①a、b、c之间的关系式是               ②当a = b时，a =            c。

（每空2分，共14分）在锌与盐酸反应的实验中，某同学得到的结果如下表所示：

	锌的质量/g	锌的形状	温度/℃	完全溶于水的时间/s
A	2	薄片	5	400
B	2	薄片	15	200
C	2	薄片	25	100
D	2	薄片	35	t1
E	2	颗粒	15	t2
F	2	粉末	15	t3
G	2	薄片（含少量杂质Cu）	35	t4

（1）t₁＝     s，在答题卷的方框内画一幅以时间对温度的曲线图（纵轴表示时间，横轴表示温度）。
（2）利用所画的曲线图，关于温度影响反应速率的结论是    。
（3）t₁    （填“＞”或“＜”）t₄，原因是    。t₂    t₃（填“＞”或“＜”），原因是    。

乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：
（1）间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯()。再水解生成乙醇。写出相应的反应的化学方程式

（2）已知：
甲醇脱水反应①△H₁＝－23.9KJ·mol^－1
甲醇制烯烃反应② △H₂＝－29.1KJ·mol^－1
乙醇异构化反应③ △H₃＝+50.7KJ·mol^－1
则乙烯气相直接水合反应的△H＝ KJ·mol^－1
与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是：。
（3）下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中=1︰1)

①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数K＝(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)
②图中压强P₁、P₂、P₃、P₄的大小顺序为：，理由是：

③气相直接水合法党采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 ℃，压强6．9MPa，=0．6︰1。乙烯的转化率为5℅。若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有：、。

酯是重要的有机合成中间体，广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、黏合剂及印刷、纺织等工业。乙酸乙酯的实验室和工业制法常采用如下反应：
CH₃COOH＋C₂H₅OHCH₃COOC₂H₅＋H₂O
请根据要求回答下列问题：
（1）欲提高乙酸的转化率，可采取的措施有：__________、__________等。
（2）若用如图所示的装置来制备少量的乙酸乙酯，产率往往偏低，其原因可能为________、________等。

（3）此反应以浓硫酸为催化剂，可能会造成__________、__________等问题。
（4）目前对该反应的催化剂进行了新的探索，初步表明质子酸离子液体可用作此反应的催化剂，且能重复使用。实验数据如下表所示（乙酸和乙醇以等物质的量混合）。

同一反应时间		同一反应温度
反应温度/℃	转化率（%）	选择性（%）*		反应时间/h	转化率（%）	选择性（%）*
40	77.8	100		2	80.2	100
60	92.3	100		3	87.8	100
80	92.6	100		4	92.3	100
120	94.5	98.7		6	93.0	100

 
①根据表中数据，下列________（填字母）为该反应的最佳条件。
A．120 ℃，4 h     B．80 ℃，2 h
C．60 ℃，4 h  D．40 ℃，3 h
②当反应温度达到120 ℃时，反应选择性降低的原因可能为________。

在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应:2SO₂(g)+ O₂ (g)  2SO₃(g) △H< 0。查阅资料知SO₃熔点16.83℃，沸点44.8℃。
（1）600℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO₂，O₂，SO₃物质的量变化如图。

①该反应的化学平衡常数表达式 K=   
②该反应能自发进行的原因是   。
③据图判断，该反应处于平衡状态的时间是   。
④据图判断，反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是   （用文字表达）。
（2）某化学研究学习小组用下图的装置组装设计了一个实验，以测定SO₂转化为SO₃的转化率，仪器的连接顺序是a→h→i→b→c→f→g→d→e。

①为提高SO₂的转化率，实验时Ⅰ处滴入浓硫酸与Ⅱ处加热催化剂的先后顺序是   。
②在Ⅰ处用大火加热烧瓶时SO₂的转化率会   。（填“填大”“不变”或“减小”）
③用n mol Na₂SO₃粉末与足量浓硫酸进行此实验，当反应结束时，继续通入O₂一段时间后，称得Ⅲ处增重 m g，则本实验中SO₂的转化率为   。

(14分)某合成氨厂利用附近化工厂副产品CaSO₄设计了以下制备(NH₄)₂SO₄的工艺流程：

请回答以下问题：
（1）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，写出再生反应的化学方程式：                          。
（2）工业上在500℃左右使用铁触媒作为催化剂合成NH₃，
①铁触媒中含有Fe^3＋，，则Fe^3＋的核外电子排布式为            
②500℃时，合成塔中的反应为：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g） ∆H= －92.4kJ/mol在密闭条件下，下列示意图能说明反应进行到t₁时刻时达到平衡状态的是   （填字母编号）。

（3）沉淀池中反应的化学方程式为                                       
（4）在上述流程中可以循环使用的X是          （填化学式），从(NH₄)₂SO₄溶液中获得 (NH₄)₂SO₄晶体操作的步骤是是加热浓缩、        、过滤、洗涤、干燥。

恒温恒压下，向某可变容积的密闭容器中充入3 L A和2 L B，发生如下反应：3A(g)＋2B(g) xC(g)＋yD(g)，达到平衡时C的体积分数为m%，若维持温度、压强不变，将0.6 L A、0.4 L B、4 L C、0.8 L D作为起始物质充入密闭容器内，达到平衡时C的体积分数仍为m%，则x＝________，y＝________.

实验题：(共15分)
“酒是陈的香”，就是因为酒在储存过程中生成了有香味的乙酸乙酯，在实验室我们也可以用如图所示的装置制取乙酸乙酯。

回答下列问题：
（1）写出制取乙酸乙酯的化学反应方程式                                      
（2）在大试管中配制一定比例的乙醇、乙酸和浓硫酸的混合液的方法是                          。
（3）浓硫酸的作用是：①                  ；   ②                   。
（4）饱和碳酸钠溶液的主要作用是                                           
（5）装置中通蒸气的导管要插在饱和碳酸钠溶液的液面上，不能插入溶液中，目的是防止        。
（6）若要把制得的乙酸乙酯分离出来，应采用的实验操作是          。
（7）做此实验时，有时还向盛乙酸和乙醇的试管里加入几块碎瓷片，其目的是          。
（8）生成乙酸乙酯的反应是可逆反应，反应物不能完全变成生成物，反应一段时间后，就达到了该反应的限度，也即达到化学平衡状态。下列描述能说明乙醇与乙酸的酯化反应已达到化学平衡状态的有(填序号)       。
①单位时间里，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol水
②单位时间里，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol乙酸
③单位时间里，消耗1mol乙醇，同时消耗1mol乙酸
④正反应的速率与逆反应的速率相等
⑤混合物中各物质的浓度不再变化

(12分) 在实验室,可以用如图所示的装置制取乙酸乙酯。回答下列问题：

（1）右侧试管中的盛放的是                ，导气管的下端不能插入液面以下，其目的是              。
（2）写出实验室制取乙酸乙酯的化学反应方程式                        ，该反应的类型是          。
（3）该反应是典型的可逆反应，若不把生成的乙酸乙酯及时蒸馏出来，反应一段时间后，就会达到化学平衡状态。下列能说明该反应已达到化学平衡状态的有(填序号)　　　　　　　　。
①单位时间里，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol水；
②单位时间里，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol乙酸；
③单位时间里，消耗1mol乙醇，同时消耗1mol乙酸；
④正反应的速率与逆反应的速率相等；
⑤混合物中各物质的浓度不再变化。

(14分)金属钛（Ti）性能优越，被称为继铁、铝之后的“第三金属”。工业上以钛铁矿（主要成分FeTiO₃，含FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质）为主要原料冶炼金属钛，其生产的工艺流程图如下：

已知：2H₂SO₄(浓)+ FeTiO₃＝TiOSO₄ + FeSO₄ + 2H₂O
（1）步骤I中发生反应的离子方程式：                 、                  。
（2）已知：TiO^2＋易水解，只能存在于强酸性溶液中。
25 ℃时，难溶电解质溶解度与pH关系如图，

TiO(OH)₂溶度积K_sp＝1×10^－29
①步骤Ⅲ加入铁屑原因  是          　        。
② TiO^2＋水解的离子方程式为                 。
向溶液II中加入Na₂CO₃粉末的作用是       。
当溶液pH=       时，TiO(OH)₂已沉淀完全。
（3）TiCl₄→Ti反应后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于       ℃即可。

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	－25.0	648.8	714	1667
沸点/℃	136.4	1090	1412	3287

（4）电解TiO₂制备钛的方法如图所示。该方法由于具备生产过程简化、生产成本低、产品质量高、环境友好等诸多优点而引人注目。已知TiO₂熔融状态下不发生电离，电解时阴极反应式为       。

为了证明化学反应有一定的限度，进行了如下探究活动：
探究活动一：取5 mL 0.1 mol·L^-1的KI溶液于试管，滴加0.1 mol·L^-1的FeCl₃溶液5～6滴，振荡；
探究活动二：在上述试管中加入2 mL CCl₄，充分振荡、静置；
探究活动三：取上述静置分层后的上层水溶液于试管，滴加0.1 mol·L^-1的KSCN溶液5~6滴，振荡。
（1）写出探究活动一中反应的离子方程式________                   ___________。
（2）探究活动二的实验现象为________________
A．溶液分层，上层呈紫色
B．溶液分层，下层呈紫色
C．溶液分层，均为无色
（3）在探究活动三中，可以证明该化学反应有一定的限度的实验现象是

某研究性学习小组为证明2Fe³⁺ + 2I^-  2Fe²⁺ + I₂为可逆反应（即反应存在一定的限度），设计如下几种方案。已知FeF₆^3-是一种无色的稳定的络离子。
按要求回答下列问题。
方案甲：
取5mL 0.1mol/L KI溶液，滴加2ml 0.1mol/L 的FeCl₃溶液，再继续加入2mL CCl₄，充分振荡。静置、分层，再取上层清液，滴加KSCN溶液。
（1）甲方案中能证明该反应为可逆反应的现象是                            。
（2）有同学认为该方案设计不够严密，即使该反应为不可逆反应也可能出现上述现象，其原因是                                。
方案乙：
取5mL 0.1mol/L KI溶液，滴加2ml 0.1mol/L 的FeCl₃溶液，溶液呈棕黄色，再往溶液中滴加NH₄F溶液，若看到                   现象，即可证明该反应为可逆反应，请解释产生该现象的原因                                       。
方案丙：
设计如图原电池装置，接通灵敏电流计，指针向右偏转（注：灵敏电流计指针总是偏向电源正极），随着时间进行电流计读数逐渐变小，最后读数变为零。
当指针读数变零后，在乙烧杯中加入1mol/L FeCl₂溶液，若观察到灵敏电流计的指针向     方向偏转（填“左”、“右”或“不移动”），即可判断该反应为可逆反应，此时甲中石墨电极上的电极反应式为                           。

二甲醚是重要的有机中间体，利用二氧化碳加氢合成二甲醚能变废为宝，且可替代汽油作为新型清洁燃料。
（1）常温常压下，二氧化碳加氢可选择性生成二甲醚或一氧化碳：
①CO₂ (g)＋3H₂(g)＝CH₃OH(l)＋H₂O(l)   △H₁ ＝－55.7 kJ/mol
②2CH₃OH(l) ＝ CH₃OCH₃(g)＋H₂O (l)  △H₂ ＝－23.4 kJ/mol
③CO₂ (g)＋3H₂(g) ＝CO(g) + H₂O (l)    △H ₃>0
则CO₂(g)加氢转化为CH₃OCH₃(g)和H₂O (l)的热化学方程式是___________________________________________________。
（2）合成二甲醚往往选用硅铝混合物作催化剂，硅铝比例不同，生成二甲醚或一氧化碳的物质的量分数不同。下图是硅铝比与产物选择性图：

反应③的平衡常数表达式为                ，图中A点和B点的平衡常数比较：K_A______K_B（填“>、=、<”）。根据以上两条曲线，写出其中一条变化规律：                 ___________________。
（3）在280^oC时，向一个2L的密闭容器中加入等量2mol二氧化碳和氢气， A点二甲醚的浓度为0.15 mol·L^－1，计算在A点二氧化碳的转化率，要求写出计算过程。
（4）二甲醚逐渐发展为替代汽油的清洁燃料，在二甲醚燃料电池中，二甲醚通入______极，碱性条件下，该电极反应式是                。

已知NO₂和N₂O₄可以相互转化：2NO₂(g) N₂O₄(g) △H＜0。现将一定量NO₂和N₂O₄的混合气体通入体积为1 L的恒温密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如图。下列说法错误的是

A．图中共有两条曲线X和Y，其中曲线X表示NO2浓度随时间的变化

B．a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是b和d

C．反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因是加入0.4 mol N2O4

D．若要达到与d相同的状态，在25 min时还可以采取的措施是适当缩小容器体积

CuCl₂溶液有时呈黄色，有时呈黄绿色或蓝色，这是因为在CuCl₂的水溶液中存在如下平衡：[Cu(H₂O)₄]²⁺+4C1^一 [CuCl₄]^2- +4H₂O
蓝色                 黄色
现欲使溶液由黄色变成黄绿色或蓝色，请写出两种可采用的方法
⑴                            
⑵                            。