高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．请回答下列与甲醇有关的问题．
（1）甲醇分子是____________分子(填“极性”或“非极性”)。
（2）工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)△H=﹣86.6KJ/mol，在T℃时，往一个体积固定为1L的密闭容器中加入1mol CO和2mol H₂，反应达到平衡时，容器内的压强是开始时的3/5．
①达到平衡时，CO的转化率为____________
②下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据的有____________

A．2v(H2)=v(CH3OH)	B．CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率
C．容器内的压强保持不变	D．混合气体的密度保持不变

E．混合气体的颜色保持不变    F．混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
（3）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（1）+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)  △H=﹣akJ·mol^﹣1
②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)  △H=﹣bkl·mol^﹣1
③H₂O(g)=H₂O（1）  △H=﹣ckJ·mol^﹣1
则CH₃OH（1）+O₂(g)=CO(g)+2H₂O（1）  △H=____________kJ·mol^﹣1
（4）由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电．
①该电池负极的电极反应式为____________________．
②若以该电池为电源，用石墨做电极电解200mL含有如下离子的溶液．

离子	Cu^2+	H+	Cl^﹣	SO4^2^﹣
c/mol·L^﹣1	0.5	2	2	0.5

电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)阳极上收集到氧气的质量为____________．

“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。

已知体积为2 L的恒容密闭容器中发生反应：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)，请根据化学反应的有关原理回答下列问题：
（1）一定条件下，充入2.0 mol SO₂ (g) 和1.0 mol O₂(g)，20 s后达平衡，测得SO₃的体积分数为50%，则用SO₂表示该反应在这20 s内的反应速率为            mol/(L·s)。
（2）该反应的平衡常数K＝            ，若降温其值增大，则该反应的ΔH      0（填“＞”或“＜”或“＝”）。
（3）如图，P是可自由平行滑动的活塞，在相同温度时，向A容器中充入4 mol SO₃(g)，关闭K，向B容器中充入2 mol SO₃(g)，两容器内分别充分发生反应。已知起始时容器A和B的体积均为a L。试回答：反应达到平衡时容器B的体积为1.25 a L，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）。

（4）如图表示该反应的速率(v)随时间(t)的变化的关系：据图分析：你认为t₁时改变的外界条件可能是________            ；t₆时保持压强不变向体系中充入少量He气，平衡_        ____移动。(填“向左”“向右”或“不”)。

工业生产硝酸铵的流程如下图所示

（1）硝酸铵的水溶液呈           (填“酸性”、“中性”或“碱性”)；其水溶液中各离子的浓度大小顺序为：                  。
（2）已知N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H<0，当反应器中按n(N₂)：n(H₂)=1：3投料，分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线如下图。

①曲线a对应的温度是              。
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是

A．及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率

B．P点原料气的平衡转化率接近100%，是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件

C．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)＞K(N)

D．M点对应的H2转化率是75%

E．如果N点时c(NH₃)＝0.2 mol·L^－1，N点的化学平衡常数K≈0.93
（3）尿素（H₂NCONH₂）是一种非常重要的高效氮肥，工业上以NH₃、CO₂为原料生产尿素，该反应实际为二步反应：第一步：2NH₃(g)＋CO₂(g)===H₂NCOONH₄(s)   ΔH=－272 kJ·mol^－1
第二步：H₂NCOONH₄(s)===CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)   ΔH=＋138 kJ·mol^－1
写出工业上以NH₃、CO₂为原料合成尿素的热化学方程式：                   
（4）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左图所示：

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)＝_______________mol·L^－1·min^－1。
③在右图中画出第二步反应的平衡常数K随温度的变化的示意图。

化学理论在元素单质及其化合物反应中应用广泛．
（1）在一定条件下，可逆反应mAnB+pC△H，达到平衡状态．
①若A、B、C都是气体，增大压强，平衡向正反应方向移动，则m            n+p（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②其他条件不变，加热后A的质量减小，则反应△H         0（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（2）某些金属氧化物（如Fe_XO_Y）粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应，下列反应速率（v）和温度（T）的关系示意图中与铝热反应最接近的是               （填序号）

（3）一定温度下，发生反应：FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO₂（g）△H．已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表：

温度/℃	1000	1100
平衡常数	0.68	0.50

请回答下列问题：
①该反应的△H               0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②T℃时，将FeO（s）和CO（g）各3.0mol加入10L的密闭容器中，反应达到平衡后，测得CO转化率为W₁，c（CO₂）=0.15mol•L^﹣1，则温度T            （填“高于”、“低于”、“等于”）1000，若此时保持其它条件不变再充入2.0mol CO（g），再达平衡时测得CO转化率为W₂，则W₁            W₂（填“＞”、“＜”或“=”） ．

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)

向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间变化如甲图所示[t₀～t₁阶段的c（B）变化未画出]。乙图为t₂时刻后改变条件平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种反应条件且互不相同，t₃时刻为使用催化剂。下列说法中正确的是

A．若t₁＝15 s，用A的浓度变化表示t₀～t₁阶段的平均反应速率为0.004 mol·L^－1·s^－1
B．t₄～t₅阶段改变的条件一定为减小压强
C．该容器的容积为2 L，B的起始物质的量为0.02 mol
D．t₅～t₆阶段，若容器内A的物质的量减少了0.06 mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ，该反应的热化学方程式3A（g）B（g）＋2C（g）ΔH＝－50a kJ·mol^－1

Ⅰ．CO可用于合成甲醇。在压强为0．1MPa条件下，在体积为bL的密闭容器中充入a mol CO和2a mol H₂，在催化剂作用下合成甲醇：
CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如下图：

（1）该反应属于          反应(填“吸热”或“放热”)。
（2）100℃时，该反应的平衡常数：K＝            (用a、b 的代数式表示)。
（3）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入a mol CO，2a mol H₂，达到平衡时CO转化率      (填“增大”“不变”或“减小”)
Ⅱ．T ℃时，纯水中c(OH^－)为10^－6 mol·L^－1，则该温度时
（1）将pH＝3 的H₂SO₄溶液与pH＝10的NaOH溶液按体积比9：2 混合，所得混合溶液的pH为        。
（2）若1体积pH₁＝a的某强酸溶液与10体积pH₂＝b的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合前，该强酸的pH₁与强碱的pH₂之间应满足的关系是           。
Ⅲ． 在25mL的氢氧化钠溶液中逐滴加入0．2 mol/ L醋酸溶液，滴定曲线如图所示。

（1）该氢氧化钠溶液浓度为________________。
（2）在B点，a_________12．5 mL（填“＜”“>”或“=”）。若由体积相等的氢氧化钠溶液和醋酸溶液混合且恰好呈中性，则混合前c(NaOH)            c(CH₃COOH)
（3）在D点，溶液中离子浓度大小关系为_____________________。

（Ⅰ）.A、B、C、D、E、F是六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中C、F分别是同一主族元素，A、F两种元素的原子核中质子数之和比C、D两种元素原子核中质子数之和少2，F元素的最外层电子数是次外层电子数的0.75倍。又知B元素的最外层电子数是内层电子数的2倍，E元素的最外层电子数等于其电子层数。请回答：
（1）1 mol由E、F二种元素组成的化合物跟由A、C、D三种元素组成的化合物反应生成两种盐和水，完全反应后消耗后者的物质的量为                     。
（2）A、C、F间可以形成甲、乙两种负一价双原子阴离子，甲有18个电子，乙有10个电子，则甲与乙反应的离子方程式为                   ；
（3）科学研究证明：化学反应热只与始终态有关，与过程无关。单质B的燃烧热为a kJ/mol。由B、C二种元素组成的化合物BC 14g完全燃烧放出热量b kJ，写出单质B和单质C反应生成BC的热化学方程式：                      ；
（4）工业上在高温的条件下，可以用A₂C与BC反应制取单质A₂。在等体积的I、II两个密闭容器中分别充入1 molA₂C和1mol BC、2 mol A₂C和2 mol BC。一定条件下，充分反应后分别达到平衡（两容器温度相等）。下列说法正确的是                      。
A．达到平衡所需要的时间：I>II
B．达到平衡后A₂C的转化率：I=II
C．达到平衡后BC的物质的量：I>II
D．达到平衡后A₂的体积分数：I<II
（5）用B元素的单质与E元素的单质可以制成电极浸入由A、C、D三种元素组成化合物的溶液中构成电池，则电池负极反应式为                  。
（Ⅱ）.A、B、C、D、E、F是短周期元素组成的中学常见的物质，他们的转化关系如图所示（部分反应条件略去）：
（1）若所有转化都是非氧化还原反应，B、D、E含有同种金属元素，F为强碱（部分产物略去），则B+D→E的离子方程式为            ，C为同周期元素构成的1:1型化合物，则C的电子式为              。

（2）若A、D、F为单质，B、C、E为化合物，B为两种非金属元素所组成的化合物，则E的化学式为       。A+B→C+D的化学方程式为                    。

（1）在酸性溶液中，碘酸钾（KIO₃）和亚硫酸钠可发生如下反应：
2IO₃^﹣+5SO₃^2﹣+2H⁺═I₂+5SO₄^2﹣+H₂O，生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率，某同学设计实验如表所示：

	0.01mol•L^﹣1 KIO3酸性溶液（含淀粉）的体积/mL	0.01mol•L^﹣1 Na2SO3溶液的体积/mL	H2O的体积 /mL	实验 温度 /℃	溶液出现蓝色时所需时间/s
实验1	5	V1	35	25
实验2	5	5	40	25
实验3	5	5	V2	0

该实验的目的是                ，表中V₁=              mL．
（2）可逆反应C（s）+H₂O（g）H₂（g）+CO（g），△H＞0达到平衡后，改变某一外界条件（不改变物质的量的条件下），反应速率v与时间t的关系如图．

①图中t₂到t₃段、t₄到t₆段时引起平衡移动的条件分别可能是               、                 ；
②图中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段时间是                     ．

碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。

（1）在一恒温、恒容密闭容器中发生反应：Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)₄（g），△H＜0；
利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。下列说法正确的是_______（填字母编号）。

A．增加Ni的量可提高CO的转化率，Ni的转化率降低

B．缩小容器容积，平衡右移，△H减小

C．反应达到平衡后，充入CO再次达到平衡时，CO的体积分数降低

D．当4v正[Ni(CO)4]=v正(CO)时或容器中混合气体密度不变时，都可说明反应已达化学平衡状态

（2）CO与镍反应会造成含镍催化剂的中毒．为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO₂将CO氧化，二氧化硫转化为单质硫．
已知：CO(g)+ 1/2O₂(g)=CO₂(g) △H=-Q₁ kJ•mol^-1
S(s) +O₂(g) =SO₂(g) △H=-Q₂ kJ•mol^-1
则SO₂(g) +2CO(g) ="S(s)" +2CO₂(g) △H=________________；
（3）对于反应：2NO（g）+O₂═2NO₂（g），向某容器中充入10mol的NO和10mol的O₂，在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（P₁、P₂）下随温度变化的曲线（如图1）．
①比较P₁、P₂的大小关系_______________；
②700℃时，在压强为P₂时，假设容器为1L，则在该条件平衡常数的数值为_______(最简分数形式)；
（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理如图2所示．该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为_______________；若该燃料电池使用一段时间后，共收集到20mol Y，则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为________L。

研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
（1）已知拆开1 mol H₂、1 mol O₂和液态水中1 mol O—H键使之成为气态原子所需的能量分别为436 kJ、496 kJ和462 kJ；CH₃OH(g)的燃烧热为627 kJ·mol^－1。
则CO₂(g)＋3H₂(g)＝CH₃OH(g)＋H₂O(l) ∆H＝         kJ·mol^－1
（2）将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：
2CO₂(g)＋6H₂(g)CH₃OCH₃(g)＋3H₂O(l)
①该反应平衡常数表达式K＝          。
②已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率如图所示。该反应的∆H          0，(填“＞”或“＜”)。若温度不变，减小反应投料比[n(H₂)/n(CO₂)]，则K将         (填“增大”、“减小”或“不变”)。

③某温度下，向体积一定的密闭容器中通入CO₂(g)与H₂(g)发生上述反应，当下列物理量不再发生变化时，能表明上述可逆反应达到化学平衡的是          。

A．二氧化碳的浓度	B．容器中的压强
C．气体的密度	D．CH3OCH3与H2O的物质的量之比

（3）向澄清的石灰水中通入CO₂至溶液中的Ca^2＋刚好完全沉淀时，则溶液中c(CO₃^{2 －})＝          。[已知：K_sp(CaCO₃)=2.8×10^－9]
（4）以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料的燃料电池为电源，以石墨为电极电解500 mL滴有酚酞的NaCl溶液，装置如图所示：请写出电解过程中Y 电极附近观察到的现象                    ；当燃料电池消耗2.8L O₂(标准状况下)时，计算此时：NaCl溶液的pH=               (假设溶液的体积不变，气体全部从溶液中逸出)。

在体积均为1．0L的两个恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1molCO₂和0.2molCO₂，在不同温度下反应CO₂(g)＋C(s)2CO(g)达到平衡，平衡时CO₂的物质的量浓度c(CO₂)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是（   ）

A．反应CO2(g)＋c(s)2CO(g) △S>0、△H<0

B．体系的总压强P总：P总(状态Ⅱ)>2P总（状态Ⅰ）

C．体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ) >2c(CO，状态Ⅲ)

D．逆反应速率V逆：V逆（状态Ⅰ）>V逆（状态Ⅲ)

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                           。

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。