高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题

CO₂和CH₄是两种重要的温窒气体，通过CH₄和CO₂反应制造更高价值的化学品是目前的研究方向。
（1）已知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁="a" kJ•mol^-1
CO（g）+H₂O （g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₂="b" kJ•mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₃="c" kJ•mol^-1
反应CO₂（g）+CH₄（g）2CO（g）+2H₂（g） 的△H=_________；
（2）在一密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol/L的CH₄与CO₂，在一定条件下发生上述反应，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如下图。

①判断该反应的△H________0（填“＞”“＜”或“=”）
②压强P₁、P₂、P₃、P₄由大到小的顺序为________________
③1100℃该反应的平衡常数为_________（保留小数点后一位）
④在不改变反应物用量的前提下，采取合理措施将Y点平衡体系转化为X点，在转化过程中，下列变化正确的是________（填序号）
a．v(正)一直增大   b．v(逆)一直增大
c．v(正)先减小后增大  d．v(逆)先减小后增大
（3）以Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化为乙酸。
①该反应的化学方程式为____________________
②将Cu₂Al₂O₄溶解在稀硝酸中的化学方程式为____________________
(4)以CO₂为原料可以合成多种物质。
①利用FeO吸收CO₂的化学方程式为：6 FeO+CO₂=2Fe₃O₄+C，则反应中每生成1 mol Fe₃O₄，转移电子的物质的量为_______mol。
②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，在铜电极上CO₂可转化为CH₄，另一电极石墨连接电源的_____极，则该电解反应的总化学方程式为____________________。

（1）人们常用催化剂来选择反应进行的方向，左图所示为一定条件下1molCH₃OH与O₂发生反应时，生成CO、CO₂或HCHO的能量变化图[反应物O₂(g)和生成物H₂O(g)略去].

①写出1moL HCHO与O₂发生反应时生成CO和H₂O(g)的热化学方程式_______________；
②CH₃OH与O₂在有催化剂作用下反应，产物中HCHO比率大大提高的原因是_______________；
（2）①一定温度下，将N₂H₄与NO₂以体积比为1：1置于10L定容容器中发生反应2N₂H₄(g)+2NO₂(g)3N₂(g)+4H₂O(l)△H＜0，下列能说明反应达到平衡状态的是_______；
A．混合气体密度保持不变              B.2v_正(NO₂)=3v_逆(N₂)
C．N₂H₄与NO₂体积比保持不变           D．体系压强保持不变
②在某温度下，10L密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量变化如下表：

物质的量/mol 时间	n (N2H4)	n (NO2)	n (N2)
起始	2.0	3.0	0
第2min	1.5	a	0.75
第4min	1.2	b	1.2
第6min	1.0	c	1.5
第7min	1.0	c	1.5

ⅰ前2min内NO₂的平均反应速率为_____________(保留2位有效数字，下同)该温度下反应的平衡常数K=___________________。
ⅱ关于上述反应，下列叙述不正确的是_____________。
A．达到平衡时，移走部分N₂，平衡将向右移动，正反应速率加快
B．缩小容器的体积，平衡向右移动，c(N₂H₄)将变大
C．在相同条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快10⁵倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快10⁸倍，应选用乙催化剂
D．若保持平衡时的温度和压强不变，再向容器中充入He，则此时v(逆) ＞v(正)
ⅲ．请画出该反应中n(NO₂)随时间变化曲线，并画出在第7min分别升温、加压、加催化剂的情况下n(NO₂)随时间变化示意图如图(在图上注明变化的条件)。

一定温度下，在三个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应：2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)

容器编号	温度(℃)	起始物质的量(mol)	平衡物质的量(mol)
CH3OH(g)	CH3OCH3(g)	H2O(g)
Ⅰ	387	0.20	0.080	0.080
Ⅱ	387	0.40
Ⅲ	207	0.20	0.090	0.090

下列说法正确的是
A．该反应的逆反应为放热反应
B．达到平衡时，容器Ⅰ中的CH₃OH体积分数比容器Ⅱ中的小
C．达到平衡时，容器Ⅰ中的压强与容器Ⅲ中的压强相同
D．若起始时向容器Ⅰ中充入CH₃OH 0.15 mol、CH₃OCH₃ 0.15 mol 和H₂O 0.10 mol，则反应将向正反应方向进行

一定温度下将0.2 mol气体A充入10 L恒容密闭容器中，进行反应：
2A（g）＋B（g）2C（g）+D（s） △H＜0，一段时间后达到平衡，此反应过程中测定的数据如下表所示，则下列说法正确的是

t/min	2	4	6	8	10
n（A）/mol	0.16	0.13	0.11	0.10	0.10

A．反应前2 min的平均速率ν（C） ="0.02" mol·L^-1·min^-1
B．平衡后降低温度，反应达到新平衡前ν（逆）＞ ν（正）
C．其他条件不变，10 min后再充入一定量的A，平衡正向移动，A的转化率变小
D．保持其他条件不变，反应在恒压下进行，平衡时A的体积分数与恒容条件下反应相同

合成氨反应是化学上最重要的反应：
（1）合成氨原料气中的氢气可利用天然气(主要成分为CH₄)在高温、催化剂作用下与水蒸气反应制得，反应中每生成2 mol CO₂吸收316kJ热量，该反应的热化学方程式是_______________________，该方法制得的原料气中主要杂质是CO₂，若用K₂CO₃溶液吸收，该反应的离子方程式是________________。
（2）已知N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH<0。下图是当反应器中按n(N₂)∶n(H₂)＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃下，反应达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线。

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________(填序号)

A．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系为K(M)＝K(Q) ＞K(N)

B．加催化剂能加快反应速率但H2的平衡转化率不变

C．相同压强下，投料相同，达到平衡消耗时间关系为c>b>a

D．由曲线a可知，当压强增加到100 MPa以上，NH3的物质的量分数可达到100%

③N点时c(NH₃)＝0.2 mol·L^－1，N点的化学平衡常数K＝_________________(精确到小数点后两位)。
（3）合成氨工业中含氨废水的处理方法之一是电化学氧化法，将含氨的碱性废水通入电解系统后，在阳极上氨被氧化成氮气而脱除，阳极的电极反应式为______________________。
（4）NH₃可以处理NO₂的污染，方程式如下： NO₂＋ NH₃N₂＋ H₂O（未配平）当转移0.6 mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下是        L。

运用化学反应原理研究部分单质及其化合物的反应有重要意义。
（1）氨是氮循环过程中的重要物质，是氮肥工业的重要原料。氨的合成目前普遍使用的人工固氮方法：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)。请回答：
①已知：H-H键能为436kJ/mol，N   N键能为945kJ/mol，N一H键能为391kJ/mol．由键能计算消耗1molN₂时的△H=_________。若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡_______移动（填“向左”、“向右”或“不”）；
②如图中：当温度由T₁变化到T₂时，K_A______K_B（填“＞”、“＜”或“=”）。
（2）氨气溶于水得到氨水。NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃，25℃时，将amolNH₄NO₃溶于水，溶液显酸性，原因是___________（用离子方程式表示），向该溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将__________（填“正向”、“不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的浓度为________mol/L（用含a、b的代数式表示），（NH₃·H₂O的电离平衡常数取K_b=2×10^-5mol/L）
（3）硫酸生产中，SO₂催化氧化生成SO₃：SO₂(g)+1/2O₂(g)SO₃(g)△H＜0，是工业上生产硫酸的关键步骤。
①在某温度时，该反应的平衡常数K=0.75，若在此温度下，向100L的恒容密闭容器中，充入3mol SO₂、4mol O₂和4mol SO₃，则反应开始时正反应速率________逆反应速率（填“＜”、“＞”或“=”）。
②在①中的反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO₂(g)平衡浓度比原来减小的是________。
a．保持温度和容器体积不变，充入1.0mol SO₃(g)
b．保持温度和容器内压强不变，充入2.0mol He
c．降低温度
d．在其他条件不变时，减小容器的容积
③由硫酸可制得硫酸盐．在一定温度下，向K₂SO₄溶液中滴加Na₂CO₃溶液和BaCl₂溶液，当两种 沉淀共存时，＝_________。
[已知该温度时，Ksp(BaSO₄)=1.3×10^-10，Ksp(BaCO₃)=5.2×10^-9]

在体积为2L的密闭容器中进行下列反应：C(g)+CO₂(g)2CO(g)；△H＝Q kJ·mol^-1。下图为CO₂、CO的物质的量随时间t的变化关系图。下列说法不正确的是（    ）

A．CO在2－3min和4－5min时平均速率相等

B．当固焦炭的质量不发生变化时，说明反应已达平衡状态

C．5min时再充入一定量的CO，n(CO)、n(CO2)的变化可分别由c、b曲线表示

D．3min时温度由T1升高到T2，重新平衡时K(T2)小于K(T1)

锰的化合物是优良的催化剂，可用于干电池原料生产等。
（1）锌锰干电池的反应为2MnO₂ +Zn+2NH₄Cl ="2" MnO(OH) +Zn(NH₃)₂Cl₂，MnO(OH)中锰元素的化合价为____。
（2）向废电池还原后的废液（含有Mn²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺等）中逐滴滴加Na₂S溶液，最先生成的沉淀为   （填化学式）。[已知K_sp(MnS)=1.4×10-^{1 5}，K_sp(ZnS)=2.9×10 ^-25，K_sp(FeS)=6．0×10^-18]
（3） Mn²⁺催化H₂O₂分解：2H₂O₂(l)=2H₂O(l)+O₂(g)  △H₁，其反应机理如下：

①已知反应Ⅱ为MnO₂(s)+H₂O₂（1） +2H⁺( aq)=Mn²⁺(aq) +O₂(g)+2H₂O（1）  △H₂。写出反应I的热化学方程式（焓变用△H₁和△H₂表示）：               。
②某温度时，向10 mL0.4 mol．L^-1 H₂O₂液中滴入1滴MnSO₄发生分解：2H₂O₂ =2H₂O+O₂，测得不同时刻生成O₂的体积(已折算为标准状况下的体积)如下表：

0～2 min时反应速率比2～4 min时的快，其原因是_________；
0～6 min的平均反应速率v(H₂O₂)=                  （忽略溶液体积的变化）。
（4）锰基催化剂是合成甲醇、二甲醚的催化剂。已知：

①反应I的正反应是            （填“放热”或“吸热”）反应。
②反应Ⅱ的平衡常数表达式为                        。

（每空2分，共10分）铁元素是重要的金属元素，单质铁在工业和生活中使用得最为广泛。铁还有很多重要的化合物及其化学反应。
如铁与水反应：3Fe（s）＋4H₂O（g）＝Fe₃O₄（s）＋4H₂（g）  △H
（1）上述反应的平衡常数表达式K＝_____________。
（2）已知：①3Fe（s）＋2O₂（g）＝Fe₃O₄（s）  △H₁＝－1118.4kJ·mol^－1
②2H₂（g）＋O₂（g）＝2H₂O（g）  △H₂＝－483.8 kJ·mol^－1
③2H₂（g）＋O₂（g）＝2H₂O（l）  △H₃＝－571.8 kJ·mol^－1
则△H＝_____________。
（3）在t℃时，该反应的平衡常数K＝16，在2L恒温恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡。

	Fe	H2O（g）	Fe3O4	H2
甲/mol	1.0	1.0	1.0	1.0
乙/mol	1.0	1.5	1.0	1.0

 
①甲容器中H₂O的平衡转化率为_____________（结果保留一位小数）。
②下列说法正确的是_____________（填编号）
A．若容器压强恒定，则反应达到平衡状态
B．若容器内气体密度恒定，则反应达到平衡状态
C．甲容器中H₂O的平衡转化率大于乙容器中H₂O的平衡转化率
D．增加Fe₃O₄就能提高H₂O的转化率
（4）若将（3）中装置改为恒容绝热（不与外界交换能量）装置，按下表充入起始物质，起始时与平衡后的各物质的量见表：

	Fe	H2O（g）	Fe3O4	H2
起始/mol	3.0	4.0	0	0
平衡/mol	m	n	p	q

 
若在达平衡后的装置中继续加入A、B、C三种状况下的各物质，见表：

	Fe	H2O（g）	Fe3O4	H2
A/mol	3.0	4.0	0	0
B/mol	0	0	1	4
C/mol	m	n	p	q

 
当上述可逆反应再一次达到平衡状态后，上述各装置中H₂的百分含量按由大到小的顺序排列的关系是___________（用A、B、C表示）。

回答下列问题：
（1）“霾”是当今世界环境热点话题。目前宁夏境内空气质量恶化原因之一是机动车尾气和燃煤产生的烟气。NO和CO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如下反应：2NO（g）+ 2CO（g）2CO₂（g）+N₂（g）  △H=﹣a kJ·mol^-1（a>0）
在一定温度下，将2.0mol NO、2.4mol CO气体通入到固定容积为2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：

①0～15min N₂的平均速率v（N₂）=              ；NO的转化率为              。
②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件可能是           （选填序号）。
A．缩小容器体积     B．增加CO的量
C．降低温度         D．扩大容器体积
③其它条件不变，按以下选项充入起始物质，各物质体积分数仍然不变的是          。
A．4.0mol NO、4.8mol CO
B．1.0mol NO、1.2mol CO、1.0mol CO₂、0.5mol N₂
C．1.6mol NO、2.0mol CO、0.4mol CO₂、0.2mol N₂
D．0.4mol CO、2.0mol CO₂、1mol N₂
（2）实验室配制FeCl₃溶液时，将FeCl₃固体溶解在稀盐酸中，请结合离子方程式用平衡移动原理解释原因                    。
（3）“氯胺（NH₂Cl）消毒法”是在用液氯处理自来水的同时通入少量氨气，发生反应：Cl₂+NH₃=NH₂Cl+HCl。NH₂Cl能与水反应生成可以杀菌消毒的物质（元素化合价不变）。
①NH₂Cl与水反应的化学方程式是                      。
②在Cl₂+NH₃=NH₂Cl+HCl中，每消耗0.5mol Cl₂，转移电子____________mol。

汽车尾气作为空气污染的主要来源之一，其中含有大量的有害物质，包括CO、NO_x、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等。对汽车尾气的治理使环境工作者面临了巨大的挑战。试回答下列问题：
（1）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
则由CH₄将NO₂完成还原成N₂，生成CO₂和水蒸气的热化学方程式是____________________；
（2）NO_x也可被NaOH溶液吸收而生成NaNO₃、NaNO₂，已知某温度下，HNO₂的电离常数K_a=9.7×10^-4mol•L^-1，NO₂^-的水解常数为K_h=8.0×10^-10mol•L^-1，则该温度下水的离子积常数=______（用含Ka、Kh的代数式表示），此时溶液的温度______25℃（“＞”、“＜”、“=”）。
（3）化工上利用CO合成甲醇，反应的热化学方程式为：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）△H=-90.8KJ•mol^-1。不同温度下，CO的平衡转化率如右图所示：图中T₁、T₂、T₃的高低顺序是________，理由是______。

（4）化工上还可以利用CH₃OH生成CH₃OCH₃。在体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)。

容器编号	温度（℃）	起始物质的量（mol）	平衡物质的量（mol）
CH3OH	CH3OCH3	H2O
Ⅰ	387	0.20	0.080	0．080
Ⅱ	207	0.20	0.090	0.090

该反应的正反应为________反应（填“吸热”、“放热”），若起始是向容器Ⅰ中充入CH₃OH0.15mol、CH₃OCH₃0.15mol和H₂O0.10mol，则反应将向_____方向进行（填“正”、“逆”）。
（5）CH₃OH燃料电池在便携式通讯设备、汽车等领域有着广泛的应用。已知电池工作时的总反应方程式为：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，电池工作时的示意图如右图所示：

质子穿过交换膜移向_____电极区（填“M”、“N”），负极的电极反应式为________。

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)

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             。

葡萄酒中抗氧化剂的残留量是以游离SO₂的含量计算，我国国家标准（GB2760－2014）规定葡萄酒中SO₂的残留量≤0.25g/L。某兴趣小组设计实验方案对葡萄酒中SO₂进行测定。
Ⅰ.定性实验方案如下：
（1）将SO₂通入水中形成SO₂ ─饱和H₂SO₃溶液体系，此体系中存在多个含硫元素的平衡，分别用平衡方程式表示为_______________。
（2）利用SO₂的漂白性检测干白葡萄酒（液体为无色）中的SO₂或H₂SO₃。设计如下实验：

实验结论：干白葡萄酒不能使品红溶液褪色，原因为：_________________________。
Ⅱ.定量实验方案如下（部分装置和操作略）：

（3）仪器A的名称是________________。
（4）A中加入100.0mL葡萄酒和适量盐酸，加热使SO₂全部逸出并与B中H₂O₂完全反应，其化学方程式为______________。
（5）除去B中过量的H₂O₂，然后再用NaOH标准溶液进行滴定， 除去H₂O₂的方法是__________。
（6）步骤X滴定至终点时，消耗NaOH溶液25.00mL，该葡萄酒中SO₂的含量为__________g/L。该测定结果比实际值偏高，分析原因________________________。