高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响简答题

甲醇是重要的化工原料，在工业生产上的应用十分广泛。
（1）利用太阳能或生物质能分解水制H₂，然后可将H₂与CO₂转化为甲醇。
已知：光催化制氢：2H₂O(l)==2H₂(g)＋O₂(g)  ΔH＝＋571.5 kJ/mol
H₂与CO₂耦合反应：3H₂(g)＋CO₂(g)==CH₃OH(l)＋H₂O(l)  ΔH＝－137.8 kJ/mol
则反应：2H₂O(l)＋CO₂(g) ="=" CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)的ΔH＝           kJ/mol
你认为该方法需要解决的技术问题有           。
a. 开发高效光催化剂
b. 将光催化制取的H₂从反应体系中有效分离，并与CO₂耦合催化转化
c. 二氧化碳及水资源的来源供应
（2）工业上由甲醇制取甲醛的两种方法如下（有关数据均为在298 K时测定）：
反应I：CH₃OH(g)＝HCHO(g)＋H₂(g)  ΔH₁＝＋92.09kJ/mol，K₁＝3.92×10^－11。
反应II：CH₃OH(g)＋1/2O₂(g)＝HCHO(g)＋H₂O(g)  ΔH₂＝－149.73 kJ/mol，K₂＝4.35×10²⁹。
①从原子利用率看，反应（填“I”或“II”。下同）制甲醛的原子利用率更高          。从反应的焓变和平衡常数K值看，反应        制甲醛更有利。(原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。)

②右图是甲醇制甲醛有关反应的lgK（平衡常数的对数值）随温度T的变化。图中曲线（1）表示        （填“I”或“II”）的反应 。
（3）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脱氮工艺进行处理，在硝化细菌的作用下将NH₄^＋氧化为
NO₃^－（2NH₄⁺+3O₂＝2HNO₂+2H₂O +2H⁺；2HNO₂ +O₂＝2HNO₃）。然后加入甲醇，甲醇和NO₃^－反应转化为两种无毒气体。
①上述方法中，1 g铵态氮元素转化为硝态氮元素时需氧的质量为               g。
②写出加入甲醇后反应的离子方程式：                           
（4）某溶液中发生反应：A2B+C，A的反应速率v(A)与时间t的图象如图所示。若溶液的体积为2L，且起始时只加入A物质，下列说法错误的是          

A.图中阴影部分的面积表示0～2min内A的物质的量浓度的减小值
B.反应开始的前2min，A的平均反应速率小于0.375mol・L^-1・min^-1
C.至2min时，A的物质的量减小值介于0.5mol至1mol之间
D.至2min时，B的物质的量浓度c（B）介于1~1.5mol・L^-1之间

氯气用途广泛，但在使用时，一般会产生氯化氢。工业上可用O₂将HCl转化为Cl₂，以提高效益，减少污染。反应为：
完成下列填空：
（1）．该反应化学平衡常数K的表达式为          ；
实验测得P₀压强下，HCl平衡转化率α(HCl)随反应温度T的变化如图所示，则正反应是        反应(填“吸热”或者“放热”)。
（2）．上述实验中若压缩体积使压强由P₀增大至P₁，在图中画出P₁压强下HCl平衡转化率α(HCl)随反应温度T变化的曲线，并简要说明理由：                                。
（3）．该反应在P₀、320°C条件下进行，达平衡状态A时，测得容器内n(Cl₂)=7.2×10^–3mol，则此时容器中的n(HCl)=         mol。
（4）．对该反应达到平衡后，以下分析正确的是          (选填编号)。
a．增加n(HCl)，对正反应的反应速率影响更大
b．体积不变加入稀有气体，对正反应的反应速率影响更大
c．压强不变加入稀有气体，对逆反应的反应速率影响更大
d．如果平衡常数K值增大，对逆反应的速率影响更大
（5）．氯元素能形成多种离子。在水溶液中1molCl^–、1mol ClO_x^–(x=1,2,3,4)能量的相对大小如图所示，写出B→A+C反应的热化学方程式(用离子符号表示)                 ；若有1.5molB发生反应，转移电子          mol。

Ⅰ已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l)+3O₂(g)═2CO₂(g)+4H₂O(g)   △H=^_1275．6kJ•mol^-1
②H₂O(l)═H₂O(g)   △H=+44．0kJ•mol^-1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式：                    。
Ⅱ．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) ；△H>0
（1）一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入1molCH₃OH(g)和3molH₂O(g)，20s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⑴中可逆反应达到平衡状态的依据是（填序号）              。
①v_正(CH₃OH) = 3v_逆(H₂)   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）右图中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1molCH₃OH(g)和2molH₂O(g)，向B容器中充入1．2molCH₃OH(g) 和2．4molH₂O(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aL，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         ；维持其他条件不变，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）。

Ⅲ．如图甲、乙是电化学实验装置。请回答下列问题：

（1）若两池中均盛放CuSO₄溶液,甲池中石墨棒上的电极反应式为____________________．
（2）若甲池中盛放饱和NaCl溶液，则甲池中石墨棒上的电极反应式为__________________．

甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH₄(g)+H₂O(g)＝CO(g) + 3H₂(g)   △H ＝+206.0 kJ·mol^－1
II：CO(g)+2H₂(g)＝CH₃OH (g)  △H＝－129.0 kJ·mol^－1
（1）CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的热化学方程式为                      。
（2）将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O ( g )通入容积为10 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH₄的转化率与温度的关系如图。

①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H₂表示该反应的平均反应速率为               。
②100℃时反应I的平衡常数为                            。
（3）在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下，将a mol CO与3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是                (填字母序号)。

A．c ( H2 )减少

B．正反应速率加快，逆反应速率减慢

C．CH3OH 的物质的量增加

D．重新平衡c ( H2 )/ c (CH3OH )减小 E．平衡常数K增大

（4）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：通电后，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。实验室用图装置模拟上述过程

①写出阳极电极反应式                                     。
②请写出除去甲醇的离子方程式                           。

H₂O₂是一种常用绿色氧化剂，在化学研究中应用广泛。
（1）空气阴极法电解制备H₂O₂的装置如下图所示，主要原理是在碱性电解质溶液中，通过利用空气中氧气在阴极还原得到H₂O₂和稀碱的混合物。试回答：

①直流电源的a极名称是           。
②阴极电极反应式为               。
③1979年，科学家们用CO、O₂和水在三苯膦钯的催化下室温制得了H₂O₂。相对于电解法，该方法具有的优点是安全、                   。
（2）Fe³⁺对H₂O₂的分解具有催化作用。利用图(a)和(b)中的信息，按图(c)装置（连通的A、B瓶中已充有NO₂气体）进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的               （填“深”或“浅”），其原因是                         。

（3）用H₂O₂和H₂SO₄的混合溶液可溶解印刷电路板金属粉末中的铜。反应的离子方程式是             ，控制其它条件相同，印刷电路板的金属粉末用10%H₂O₂ 和3.0mol·L^－1H₂SO₄溶液处理，测得不同温度下铜的平均溶解速率（见下表）

温度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
Cu的平均溶解速率 （×10^－3mol·min^－1）	7.34	8.01	9.25	7.98	7.24	6.73	5.76

当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着反应温度的升高而下降，其主要原因是             。

在一密闭容器中发生反应N₂+3H₂2NH₃。达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应进程的关系如图所示：

回答下列问题：
（1）t₁、t₂、t₃时刻分别改变的一个条件，t₁时刻         t₃时刻         t₄时刻          。
（2）氨的百分含量最高的时间段是             。
（3）如果在t₆对刻，从反应体系中分离出部分氨，t₇时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化情况；
（4）实验室模拟化工生产，在恒容密闭容器中充入一定量N₂和H₂后，分别在不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如图1。

在实验Ⅲ中改变条件为采用比实验Ⅰ更高的温度，请在图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH₃浓度随时间变化的示意图。

有可逆反应Fe(s)+CO₂(g) FeO(s) + CO(g)，已知在温度938K时，平衡常数K=1.5，在1173K时，K="2.2" 。
（1）能判断该反应达到平衡状态的依据是          （双选，填序号）。
A．容器内压强不变了  B．c（CO）不变了   C．v_正（CO₂）=v_逆（CO）  D．c（CO₂）=c（CO）
（2）该反应的正反应是_____________（选填“吸热”、“放热”）反应。
（3）写出该反应的平衡常数表达式______________。若起始时把Fe和CO₂放入体积固定的密闭容器中，CO₂的起始浓度为2.0mol/L，某温度时达到平衡，此时容器中CO的浓度为1.0 mol/L，则该温度下上述反应的平衡常数K=______________（保留二位有效数字）。
（4）若该反应在体积固定的密闭容器中进行，在一定条件下达到平衡状态，如果改变下列条件，反应混合气体中CO₂的物质的量分数如何变化（选填“增大”、“减小”、“不变”）。

①升高温度________________；②再通入CO_________________。
（5）该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图：
①从图中看到，反应在t₂时达平衡， 在t₁时改变了某种条件，改变的条件可能是（填序号）
__          ___。（单选）
A．升温    B．增大CO₂浓度
②如果在t₃时从混合物中分离出部分CO，t₄~ t₅时间段反应处于新平衡状态，请在图上画出t₃~ t₅的V（逆）变化曲线

某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH₂COONH₄)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH₂COONH₄(s)2NH₃(g)＋CO₂(g)
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

温度/℃	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡总压强/kPa	5.7	8.3	12.0	17.1	24.0
平衡气体总浓 度/mol·L^－1	2.4×10^－3	3.4×10^－3	4.8×10^－3	6.8×10^－3	9.4×10^－3

①可以判断该分解反应已经达到平衡的是_______________ 。
A．2v(NH₃)＝v(CO₂)
B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据，列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数：________。
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0 ℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量_________________ (填“增加”，“减少”或“不变”)。
④氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH_______________0(填“＞”、“＝”或“＜”)，熵变ΔS________________0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
（2）已知：NH₂COONH₄＋2H₂ONH₄HCO₃＋NH₃·H₂O
该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c(NH₂COO^－)随时间的变化趋势如下图所示。

⑤计算25.0 ℃时，0～6 min氨基甲酸铵水解反应的平均速率：________。
⑥根据图中信息，如何说明该水解反应速率随温度升高而增大：______________ _______________________________。

在80℃时，0.40mol的N₂O₄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） n（mol）	0	20	40	60	80	100
n（N2O4）	0.40	a	0.20	c	d	e
n（NO2）	0.00	0.24	b	0.52	0.60	0.60

 
已知：N₂O₄2NO₂，△H＞0，
（1）计算20s～40s内用N₂O₄表示的平均反应速率为               。
（2）计算在80℃时该反应的平衡常数K＝               。
（3）反应进行至100s后将反应混合物的温度降低，混合气体的颜色       （填“变浅”、“变深”或“不变”）。
（4）要增大该反应的K值，可采取的措施有（填序号）            ，若要重新达到平衡时，使c(NO₂)／c(N₂O₄)值变小，可采取的措施有（填序号）        。
A、增大N₂O₄的起始浓度        B、向混合气体中通入NO₂
C、使用高效催化剂           D、升高温度
（5）如图是80℃时容器中N₂O₄物质的量的变化曲线，请在该图中补画出该反应在60℃时N₂O₄物质的量的变化曲线。

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，工业上合成氨反应通常用铁触媒作催化剂，反应方程式为：N₂+3H₂2NH₃  △H<0。
（1）已知N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g) ΔH＝－92kJ·mol^－1，拆开1mol H－H键，1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、、946kJ，则拆开1molN－H键需要的能量是__________。
（2）合成氨反应达到平衡后将容器的容积压缩到原来的1/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是           （填字母序号）。

A．c(H2)减小

B．正反应速率加快，逆反应速率减慢

C．NH3的物质的量增加

D．平衡常数K增大

E.平衡向正方向移动
（3） 如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入1molN₂和3molH₂，使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g) ，并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中H₂的转化率随时间变化的图像如图3所示，请在图3中画出乙容器中H₂的转化率随时间变化的图像。

（4）若反应N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g)在一容积固定不变的容器内进行，并维持反应过程中温度不变。若平衡从正向建立，且起始时N₂与H₂的物质的量分别为amol、bmol，当a:b=______时，达到平衡后NH₃的体积分数最大。

一定温度下，在容积固定的VL密闭容器里加入nmolA，2nmolB，发生反应A (g)+2B (g)2C (g) △H<0，反应达到平衡后测得平衡常数为K，此时A的转化率为x．
（1）K和x的关系满足K=_____________，在保证A浓度不变的情况下，增大容器的体积，平衡______（填字母）。A．向正反应方向移动     B．向逆反应方向移动      C．不移动
（2）若该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示：
①可见反应在t₁、t₃、t₇时都达到了平衡，而t₂、t₈时都改变了一种条件，试判断改变的是什么条件：t₂时_____________；t₈时_____________；
②t₂时平衡向___________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动；
③若t₄时降压，t₅时达到平衡，t₆时增大反应物的浓度，请在图中画出t₄～t₆时逆反应速率与时间的关系线。

重庆市对大气进行监测，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、NO_x等进行研究具有重要意义．请回答下列问题：
（1）将PM2.5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：

根据表中数据判断PM2.5待测试样的pH约为____________。
（2）为减少SO₂的排放，常采取的措施有：将煤转化为清洁气体燃料。
已知：①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）K₁    ②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）K₂
C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)  K=___________________（用含K₁、K₂的式子表示）。
（3）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）的变化曲线如图所示。

①在T₂温度下，0～2s内的平均反应速率υ(N₂)= ______________。
②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．若催化剂的表面积S₁＞S₂，在如图中画出c（CO₂）在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（4）①已知气缸中生成NO的反应为：N₂(g)+O₂(g)2NO(g) △H>0，若1mol空气含0.8molN₂和0.2molO₂， 1300°C时在密闭容器内反应达到平衡，测得NO为8×10^-4mol．计算该温度下的平衡常数K＝____________。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO（g）═2C（s）+O₂（g）已知该反应的△H＞0，简述该设想能否实现的依据：__________________。

尿素是蛋白质代谢的产物，也是重要的化学肥料。工业合成尿素反应如下：

（1）在一个真空恒容密闭容器中充入CO₂和NH₃发生上述反应合成尿素，恒定温度下混合气体中的氨气含量如图所示。

①A点的正反应速率v正(CO₂)_______B点的逆反应速率v逆(CO₂)(填“＞”、“＜”或“＝”)；
氨气的平衡转化率为________________________。
②关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是________________

A．分离出少量的尿素，反应物的转化率将增大

B．平衡时再充入一定量NH3 (g)，CO2的转化率增大

C．NH3的转化率始终等于CO2的转化率

D．加入有效的催化剂能够提高尿素的产率

（2）合成尿素的反应在进行时分为如下两步：
第一步：2NH₃(l)＋CO₂(g)H₂NCOONH₄(l) (氨基甲酸铵) △H₁
第二步：H₂NCOONH₄(l)H₂O(l)＋H₂NCONH₂(l) △H₂
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如下图Ⅰ所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第_______步反应决定，总反应进行到 _______ min时到达平衡。
②反应进行到10 min时测得CO₂的物质的量如图所示，则用CO₂表示的第一步反应的速率v(CO₂)＝_________ 。
③第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图Ⅱ所示，则△H₂ ________0（填“＞”“＜”或“＝”）
④第一步反应的△S ________0（填“＞”、“＜”或，“＝”），在________（填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行。
（3）氨基甲酸铵极易水解成碳酸铵，酸性条件水解更彻底。将氨基甲酸铵粉末逐渐加入1L0.1mol/L的盐酸溶液中直到pH=7(室温下，忽略溶液体积变化)，共用去0.052mol氨基甲酸铵，此时溶液中几乎不含碳元素。此时溶液中c(NH₄⁺)= _____________________；NH₄⁺水解平衡常数值为______________。

在一密闭容器中发生反应N₂＋3H₂2NH₃，△H<0达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示：回答下列问题：

（1）处于平衡状态的时间段是    (填选项)。
A．t0～t1
B．t1～t2
C．t2～t3
D．t3～t4
E．t4～t5
F．t5～t6
（2）t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件是_____(填选项)。
A．增大压强
B．减小压强
C．升高温度
D．降低温度
E．加催化剂
F．充入氮气
t1时刻    ；t3时刻    ；t4时刻    。
（3）依据（2）中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是     (填选项)。
A．t0～t1   B．t2～t3   C．t3～t4   D．t5～t6
（4）如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。
（5）一定条件下，合成氨反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为20%，则反应后与反应前的混合气体体积之比为     。

红矾钠（重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇•2H₂O）是重要的化工原料，工业上用铬铁矿（主要成分是FeO•Cr₂O₃）制备红矾钠的过程中会发生如下反应：4FeO(s)+Cr₂O₃(s)+8Na₂CO₃(s)+7O₂(g)8Na₂CrO₄(s)+
2Fe₂O₃(s)+8CO₂(g) ΔH<0
（1）请写出上述反应的化学平衡常数表达式：K=              。
（2）图1、图2表示上述反应在t₁时达到平衡，在t₂时因改变某个条件而发生变化的曲线。由图1判断，反应进行至t₂时，曲线发生变化的原因是____________________(用文字表达)；
由图2判断，t₂到t₃的曲线变化的原因可能是________(填写序号)。

A．升高温度

B．加了催化剂

C．通入O2

D．缩小容器体积

(3) 工业上可用上述反应中的副产物CO₂来生产甲醇：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)，已知该反应能自发进行，在容积固定的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇，则下列图像正确的是       。