高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响简答题

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

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       。

新近出版的《前沿科学》杂志刊发的中国环境科学研究院研究员的论文《汽车尾气污染及其危害》，其中系统地阐述了汽车尾气排放对大气环境及人体健康造成的严重危害。目前降低尾气的可行方法是在汽车排气管上安装催化转化器。NO和X气体均为汽车尾气的成分，这两种气体在催化转换器中发生反应： ①2X(g)＋2NO(g)N₂(g)＋2CO₂(g) △H=－a kJ·mol^-1。
（1）上述信息中气体X的化学式为                   。
（2）已知②2NO(g)＋O₂(g)=2NO₂(g) △H=－b kJ·mol^-1；X的燃烧热△H=－c kJ·mol^-1。书写在消除汽车尾气中NO₂的污染时，NO₂与X的可逆反应的热化学反应方程式                               。
（3）在一定温度下，将1.0mol NO、1.2mol气体X通入到固定容积为2L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：

①有害气体NO的转化率为          ，0~15min  NO的平均速率v(NO)=          。
②20min时，若改变反应条件，导致X浓度增大，则改变的条件可能是     （选填序号）。

A．缩小容器体积

B．增加CO2的量

C．升高温度

D．加入催化剂

③若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化学平衡将     移动（选填“向左”、“向右”或“不”）。

（15 分）二甲醚是一种重要的化工原料，利用水煤气（CO、H₂）合成二甲醚是工业上的常用方法，该方法由以下几步组成：
2H₂(g) +CO(g) CH₃OH(g)    ΔH=" —90.0" kJ· mol^-1                   ①
2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)   ΔH="—24.5" kJ· mol^-1               ②
CO(g) + H₂O(g)CO₂(g) + H₂₍g)   ΔH="—41.1" kJ· mol ^-1             ③
（1）反应①的 ΔS       0（填“＞”、“＜”或“＝”）。在     （填“较高”或“较低”）温度下该反应自发进行。
（2）在 250℃的恒容密闭容器中，下列事实可以作为反应③已达平衡的是_______（填选项字母）

A．容器内气体密度保持不变

B．CO 与 CO2的物质的量之比保持不变

C．H2O 与 CO2的生成速率之比为 1∶1

D．该反应的平衡常数保持不变

（3）已知一些共价键的键能如下：

运用反应①计算一氧化碳中碳氧共价键的键能         kJ· mol^-1。

（4）当合成气中 CO 与 H₂的物质的量之比恒定时，温度、压强对 CO 转化率的影响如图 1 所示。图 1 中 A 点的 v(逆)    B 点的 v(正)（填“＞”、“＜”或“＝”），说明理由         。实际工业生产中该合成反应的条件为 500℃、4MPa 请回答采用 500℃的可能原因         。
（5）一定温度下，密闭容器中发生反应③，水蒸气的转化率与 n（H₂O）∕n（CO）的关系如图2所示。计算该温度下反应③的平衡常数 K=         。
在图 2 中作出一氧化碳的转化率与 n（H₂O）∕n（CO）的曲线。

工业上可以利用废气中的CO₂为原料制取甲醇，其反应方程式为：CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O。请回答下列问题：
（1）已知常温常压下下列反应的能量变化如下图所示：

1molCO(g)+1mol H2O(l)

1molCO(g)+2mol H2(g)

1molCH3OH(l)

1molCO2(g)+1mol H2(g)

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式__                _。
该反应的△S____0(填“>”或“<”或“=”)，在 ______情况下有利于该反应自发进行。
（2）如果上述反应方程式的平衡常数K值变大，则该反应__      （选填编号）。
A．一定向正反应方向移动   B．在平衡移动时正反应速率先增大后减小
C．一定向逆反应方向移动    D．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
（3）如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，能说明反应已达到平衡状态的是        __      （选填编号）。
A．3v_正(H₂)=v_逆(CO₂)        B．C(H₂) = C(CO₂)
C．容器内气体的密度不变    D．容器内压强不变
（4）若反应的容器容积为2.0L，反应时间4.0 min，容器内气体的密度增大了2.0g/L，在这段时间内CO₂的平均反应速率为            。反应在t₁时达到平衡，过程中c(CO₂)随时间t变化趋势曲线右图所示。保持其他条件不变，t₁时将容器体积压缩到1L，请画出t₁后c(CO₂)随时间t变化趋势曲线(t₂达到新的平衡)。

研究CO₂与CH₄的反应使之转化为CO和H₂，对减缓燃料危机，减少温室效应具有重要的意义。
（1）已知：①2CO(g)+O₂（g）＝2CO₂(g)　△H＝－566 kJ·mol^-1
               ②2H₂(g)+O₂（g）＝2H₂O(g)　△H＝－484kJ·mol^-1
               ③CH₄(g)+2O₂(g)＝CO₂(g)+2H₂O(g)　△H＝－802kJ·mol^-1
则CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)　△H＝　　kJ·mol^-1
（２）在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·Ｌ^-1的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)，测得CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。

据图可知，P₁、P₂、 P₃、P₄由大到小的顺序　　。
‚在压强为P₄、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡点X，则用CO表示该反应的速率为       。该温度下，反应的平衡常数为       。　
（3）CO和H₂在工业上还可以通过反应C(s)+H₂O(g) CO(g)+H₂ (g)来制取。
①在恒温恒容下，如果从反应物出发建立平衡，可认定平衡已达到的是       

A．体系压强不再变化	B．H2与CO的物质的量之比为1 ：1
C．混合气体的密度保持不变	D．气体平均相对分子质量为15，且保持不变

② 在某密闭容器中同时投入四种物质，2min时达到平衡，测得容器中有1mol H₂O(g)、1mol CO(g)、
2.2molH₂(g)和一定量的C(s)，如果此时对体系加压，平衡向    （填“正”或“逆”）反应方向移动，第5min时达到新的平衡，请在下图中画出2～5min内容器中气体平均相对分子质量的变化曲线。

(14分)工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸的工艺流程如下图所示：

回答下列问题：
（1）在反应器中发生反应的化学方程式是______________。
（2）在膜反应器中发生反应：2HI(g)H₂(g)十I₂ △H>0。若在一定条件下密闭容器中加入l mol HI(g)，  n(H₂)随时间(t)的变化如图所示：

①该温度下，反应平衡常数K=_______，若升高温度，K值将_______
(填“增大”、“减小”或“不变?’)。
②用化学平衡原理解释使用膜反应器及时分离出H₂的目的是___________________
（3）电渗析装置如下图所示：

①结合电极反应式解释阴极区HI_x转化为HI的原理是______________________________
②该装置中发生的总反应的化学方程式是________________________
（4）上述工艺流程中循环利用的物质是_________。

化学在能源开发与利用中起着十分重要的作用。
（1）蕴藏在海底的可燃冰是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体．被称之为“未来能源”。在25℃、101 kPa下，1g甲烷完全燃烧生成和液态水时放热55.6 kJ。甲烷燃烧的热化学方程式为 ______：相同条件下，356 g可燃冰（分子式为CH₄·9H₂O，Mr＝178）释放的甲烷气体完全燃烧生成CO₂和液态水，放出的热量为_______kJ。
（2）二甲醚(CH₃OCH₃)是无色气体，可作为一种新型能源，具有清洁、高效的优良性能。由合成气(组成为H₂、CO和少量的CO₂)直接制各二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
（Ⅰ）CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）  △H₁＝－90.1kJ•mol^-1
（Ⅱ）CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g） △H₂＝－49.0kJ•mol^-1
水煤气变换反应：（Ⅲ）CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂ （g） △H₃＝－41.1kJ•mol^-1
二甲醚合成反应：（Ⅳ）2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₄＝－24.5kJ•mol^-1
①分析二甲醚合成反应(iv)对于CO转化率的影响___________________________________。
②由H₂和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为：__________________。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响_________________________________。
（3）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。若电解质为碱性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为______________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________电子的电量。

Ⅰ.硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料。锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法，该制备过程示意图如下：

（1）焦炭在过程Ⅰ中做     剂。
（2）过程Ⅱ中Cl₂用电解饱和食盐水制备，制备Cl₂的化学方程式为         。
（3）整过生产过程必须严格控制无水。
①SiCl₄遇水剧烈水解生成SiO₂和一种酸，反应方程式为                。
②干燥Cl₂时从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑，需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃，然后再通入浓H₂SO₄中。冷却的作用是                        。
（4）Zn还原SiCl₄的反应如下：
反应①：400℃～756℃，SiCl_4(g)+2Zn_(l)Si_(S)+2ZnCl_2(l)  △H₁＜0
反应②：756℃～907℃，SiCl_4(g)+2Zn_(l)Si_(S)+2ZnCl_2(g)  △H₂＜0
反应③：907℃～1410℃，SiCl_4(g)+2Zn_(g)Si_(S)+2ZnCl_2(g)  △H₃＜0
i. 反应②的平衡常数表达式为                 。
ii. 对于上述三个反应，下列说明合理的是           。
a.升高温度会提高SiCl₄的转化率     b.还原过程需在无氧的气氛中进行
c.增大压强能提高反应速率          d.Na、Mg可以代替Zn还原SiCl₄
（5）用硅制作太阳能电池时，为减弱光在硅表面的反射，可用化学腐蚀法在其表面形成粗糙的多孔硅层。腐蚀剂常用稀HNO₃和HF的混合液。硅表面首先形成SiO₂，最后转化成H₂SiF₆。用化学方程式表示SiO₂转化为H₂SiF₆的过程                     。
Ⅱ.（1）甲烷、氢气、一氧化碳的燃烧热分别为akJ·mol^－1，bkJ·mol^－1，ckJ·mol^－1，工业上利用天燃气和二氧化碳反应制备合成气（CO、H₂），其热化学反应方程式为                      。
（2）已知Ksp(AgCl)＝1.8×10^－10，Ksp(AgI)＝1.5×10^－16，Ksp(Ag₂CrO₄)＝2.0×10^－12，三种难溶盐的饱和溶液中，Ag⁺浓度大小的顺序为               。

（本题共12分）
氮化硅（Si₃N₄）是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：

29．配平反应中各物质的化学计量数，并标明电子转移方向和数目。
30．该反应的氧化剂是               ，其还原产物是              。
31．上述反应进程中能量变化示意图如下，试在图像中用虚线表示在反应中使用催化剂后能量的变化情况。
           
32．该反应的平衡常数表达式为K＝              。升高温度，其平衡常数      （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
33．该化学反应速率与反应时间的关系如上图所示，t₂时引起v_正突变、v_逆 渐变的原因是  
                ，t_３引起变化的因素为                         ，t₅时引起v_逆大变化、v_正小变化的原因是                                   。

近些年来，世界各地频现种种极端天气。二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等是导致极端天气的重要因素，研究这些化合物的综合处理具有重要意义。
（1）工业上可利用二氧化碳和氨气合成尿素，其总反应如下：
2NH₃(g)+CO₂(g) CO(NH₂)₂(l)+H₂O(l) ，该反应在         （填“较高温度”或“较低温度”）下能自发进行。
（2）已知合成尿素分两步进行：
第1步：2NH₃(g)+CO₂(g) NH₂COONH₄(s) 
第2步：NH₂COONH₄(s) CO(NH₂)₂(l)+ H₂O(l) 
下列示意图中[a表示2NH₃(g)+ CO₂(g)，b表示NH₂COONH₄(S)，c表示CO(NH₂)₂(l)+ H₂O(l)]，能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线的是（填序号）        。

（3）合成尿素过程中，当NH₃与CO₂的物质的量之比为1:2时，NH₃
的转化率随时间的变化关系如图所示。

①A点的逆反应速率v_逆(CO₂)          B点的逆反应速率
v_逆 (CO₂)(填“﹤”“﹥”或“=”)。
②达到平衡时，CO₂的转化率为          。
（4）活性炭可用于处理大气污染物NO，在某1L恒容密闭容器中加入  0.100molNO      和2.030mol固体活性炭（无杂质），生成气体E和气体F。当温度分别在T₁℃和T₂℃时，测得平衡时各物质的物质的量如下表：

物质 n/mol T/℃	活性炭	NO	E	F
T1	2.000	0.040	0.030	0.030
T2	2.005	0.050	0.025	0.025

①请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式                                。
②上述反应在T₁℃时的平衡常数为K₁，在T₂℃时的平衡常数为K₂。计算K₁=         ，根据题给信息判断，T₁和T₂的关系是           。
A. T₁>T₂     B. T₁<T₂         C.无法比较 
③若密闭容器为容积可变，根据化学反应原理，分析增加压强对该反应的影响                                          
                                                  。

I．已知：C(s)＋H₂O(g)CO(g)＋H₂(g)  ΔH
一定温度下，在1.0 L密闭容器中放入1 mol C（s）、1 mol H₂O(g)进行反应,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：

时间t/h	0	1	2	4	8	16	20	25	30
总压强p/100 kPa	4.56	5.14	5.87	6.30	7.24	8.16	8.18	8.20	8.20

回答下列问题：
（1）下列哪些选项可以说明该可逆反应已达平衡状态      。
A．混合气体的密度不再发生改变      B．消耗1 mol H₂O（g）的同时生成1 mol H₂
C．ΔH不变                         D．v_正(CO) = v_逆(H₂)
（2）由总压强P和起始压强P₀表示反应体系的总物质的量n_总，n_总＝____ mol；由表中数据计算反应达平衡时，反应物H₂O(g)的转化率α =_____（精确到小数点后第二位）。
Ⅱ．硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。
（1）已知25℃时：xSO₂ (g)＋2xCO(g)＝2xCO₂ (g)＋S_x (s)     ΔH＝ax kJ/mol     ①
2xCOS(g)＋xSO₂ (g)＝2xCO₂ (g)＋3S_x (s)   ΔH＝bx kJ/mol。    ②
则反应COS(g)生成CO(g)、S_x (s)的热化学方程式是                            。
（2）向等物质的量浓度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中H₂S、HS⁻、S²⁻的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）与滴加盐酸体积的关系如图所示（忽略滴加过程H₂S气体的逸出）。试分析：

①B曲线代表      分数变化(用微粒符号表示)；滴加过程中，溶液中一定成立：
c(Na⁺)=                               。
②M点，溶液中主要涉及的离子方程式                             。

金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。高温下，在密闭容器中用H₂还原WO₃可得到金属钨，其总反应为：
WO₃ (s) + 3H₂ (g)  W (s) + 3H₂O (g)。
请回答下列问题：
（1）上述反应的化学平衡常数表达式为___________________________。
（2） 某温度下反应达平衡时，H₂与水蒸气的体积比为2:3，则H₂的平衡转化率为___________；随温度的升高，H₂与水蒸气的体积比减小，则该反应为         反应（填“吸热”或“放热”）。
（3）用H₂还原WO₂也可得到金属钨。已知：
WO₂ (s) + 2H₂ (g)W (s) + 2H₂O (g)  ΔH =" +66.0" kJ·mol^-1
WO₂ (g) + 2H₂ (g)W (s) + 2H₂O (g)  ΔH =" -137.9" kJ·mol^-1
则WO₂ (s)WO₂ (g) 的ΔH = ______________________。
（4）钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I₂可延长灯管的使用寿命，其工作原理为：W (s) +2I₂ (g)  WI₄ (g)。下列说法正确的有________________（填序号）。
a．灯管内的I₂可循环使用
b．WI₄在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上
c．WI₄在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长   
d．温度升高时，WI₄的分解速率加快，W和I₂的化合速率减慢

汽车尾气是城市的主要空气污染物，研究控制汽车尾气成为保护环境的首要任务。
（1）汽车内燃机工作时发生反应：N₂(g) + O₂(g)2NO(g)，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。T ℃时，向5L密闭容器中充入6.5 molN₂和7.5 molO₂，在5 min时反应达到平衡状态，此时容器中NO的物质的量是5 mol。
①5 min内该反应的平均速率υ (NO) =                ；在T ℃时，该反应的平衡常数K =              。
②反应开始至达到平衡的过程中，容器中下列各项发生变化的是       （填序号）。
a．混合气体的密度         b．混合气体的压强
c．正反应速率             d．单位时间内，N₂和NO的消耗量之比
（2）H₂或CO可以催化还原NO以达到消除污染的目的。
已知：N₂(g) + O₂(g) = 2NO(g)   ΔH =" +180.5" kJ·mol^-1
2H₂(g) + O₂(g) = 2H₂O(l)   ΔH =" -571.6" kJ·mol^-1
则H₂(g)与NO(g)反应生成N₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式是               。
（3）当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。下图表示在其他条件不变时，反应：2NO(g) + 2CO(g)2CO₂(g) + N₂(g) 中NO的浓度[c(NO)]随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线。

① 该反应的ΔH       0 （填“＞”或“＜”）。
②若催化剂的表面积S₁＞S₂ ，在下图中画出c(NO) 在T₁、 S₂ 条件下达到平衡过程中的变化曲线。

随着能源与环境问题越来越被人们关注，碳一化学（C1化学）成为研究的热点。“碳一化学”即以单质碳及CO、、、等含一个碳原子的物质为原料合成工业产品的化学与工艺。
（1）将转化成有机物可有效实现碳循环。转化成有机物的例子很多，如：
a．          b．
c．      d．
在以上属于人工转化的反应中，原子利用率最高的是      （填序号）。
（2）CO可用于合成甲醇。在压强0.1MPa条件下，在体积为bL的密闭容器中充入和，在催化剂作用下合成甲醇：。平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图。

①该反应属于      反应（填“吸热”或“放热”）。若一个可逆反应的平衡常数值很大，对此反应的说法正确的是   （填序号）。
a．反应使用催化剂意义不大
b．该反应发生将在很短时间内完成
c．该反应达到平衡时至少有一种反应物百分含量很小
d．该反应一定是放热反应
②时，该反应的平衡常数       (用的代数式表示)。
（3）二甲醚（）被称为21世纪的新型燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。
①工业上利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
a．    
b． 
c．
总反应：的           。
②对于反应b，在温度和容积不变的条件下，能说明该反应已达到平衡状态的是    （填字母）。
a．
b．容器内压强保持不变
c．的浓度保持不变
d．的消耗速率与的消耗速率之比为
（4）以KOH溶液为电解质，用二甲醚-空气组成燃料，其中负极的电极反应式为      。
（5）C1化合物在治理汽车尾气方面也大有可为，如CO、等在一定条件下均可以与氮氧化物生成无污染的物质。写出CO与氮氧化物（NO）在有催化剂的条件下反应的化学方程式                         
                                         。