高中化學化學平衡考試卷

化學平衡

1.甲醇被稱為2l世紀的新型燃料，工業上通過下列反應Ⅰ和Ⅱ，用CH4和H2O為原料來製備甲醇。

（1）將1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反應室（容積為100L），在一定條件下發生反應：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)……Ⅰ，CH4的轉化率與温度、壓強的關係如右圖。

①已知100℃時達到平衡所需的時間為5min,則用H2表示的平均反應速率為_ _。

②圖中的P1_ _P2（填“<”、“>”或“=”），100℃時平衡常數為_ _。

③在其它條件不變的情況下降低温度，逆反應速率將_ _(填“增大”、“減小”或“不變”)。

（2）在壓強為0.1 MPa條件下, 將a mol CO與 3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下能自發反應生成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ……Ⅱ。

④該反應的△H_ _0，△S_ _0(填“<”、“>”或“=”)。

⑤若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產率的是_ _。

A．升高温度 B．將CH3OH(g)從體系中分離

C．充入He，使體系總壓強增大 D．再充入1mol CO和3mol H2

⑥為了尋找合成甲醇的温度和壓強的適宜條件，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經填在下面實驗設計表中。

實驗編號 T(℃) n (CO)/n(H2) P(MPa)

ⅰ 150 1/3 0.1

ⅱ _ _ _ _ 5

ⅲ 350 _ _ 5

A．請在上表空格中填入剩餘的實驗條件數據。

B．根據反應Ⅱ的特點，在給出的座標圖中，畫出其在0.1MPa和5MPa條件下CO的轉化率隨温度變化的趨勢曲線示意圖，並標明各條曲線的壓強。

2.（1）80℃時，將0.40mol的N2O4氣體充入2L已經抽空的固定容積的密閉容器中，發生如下反應：N2O4 2NO2 △H>0，隔一段時間對該容器內的物質進行分析，得到如下數據：

時間（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

①計算20s—40s內用N2O4表示的平均反應速率為 ②計算在80℃時該反應的平衡常數K= ；③反應進行至l00s後將反應混合物的温度降低，混合氣體的`顏色（填“變淺”、“變深”或“不變”） ；

④要增大該反應的K值，可採取的措施有（填序號） ；

A．增大N2O4的起始濃度 B．向混合氣體中通入NO2

C．使用高效催化劑 D．升高温度

（2）①丙烷脱氫可得丙烯。

已知：C3H8（g） CH4（g）+HC=CH（g）+H2（g）；△H1=156．6 kJmol-1

CH4（g）+HC=CH（g） CH3CH=CH2（g）；△H2=-32.4 kJmol-1

則相同條件下，反應C3H8（g） CH3CH=CH2（g）+ H2（g）的△H= ；

②以丙烷為燃料製作新型燃料電池，電池的正極通入O2和CO2，負極通入丙烷，電解質是熔融碳酸鹽。電池總反應方程式為 ；

③常温下，0．1 molL-1NaHCO3溶液的pH大於8，則溶液c(H2CO3) c(CO32-)（填“>”、“=”或“<”'），原因是 。（用文字説明）

3.隨着人類對温室效應和資源短缺等問題的重視，如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發利用CO2，引起了各國的普遍重視。目前工業上有一種方法是用CO2來生產燃料甲醇。一定條件下，在體積為3 L的密閉容器中，一氧化碳與氫氣反應生成甲醇（催化劑為Cu2O/ZnO）：CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g）根據題意完成下列各題：反應達到平衡時，

（1）平衡常數表達式K＝ ，升高温度，K值 填“增大”、“減小”或“不變”）（2）在500℃，從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H2）＝ （用 nB tB 表示）

（3）在其他條件不變的情況下，

對處於E點的體系體積壓縮到原來的

1/2，下列有關該體系的説法正確的是

a 氫氣的濃度減少

b 正反應速率加快，逆反應速率也加快

c 甲醇的物質的量增加

d 重新平衡時n（H2）/n（CH3OH）增大

（4）據研究，反應過程中起催化作用的為Cu2O，反應體系中含少量CO2有利於維持催化劑Cu2O的量不變，原因是： （用化學方程式表示）。

（5）使用燃料電池是節能減排的重要手段之一。CO和H2（俗稱水煤氣）燃料電池就是其中的一種，該電池的兩極分別通入燃料氣（水煤氣）和氧氣。電解質是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高温下能傳導O2-。水煤氣在一定條件下可以合成二甲醚，同時還產生一種可以參與大氣循環的無機化合物，3CO + 3H2 = CH3OCH3 + CO2 或 2CO＋4H2 = CH3OCH3 + H2O。

上述水煤氣燃料電池的負極反應方程式：（寫1個） 。

（6）右圖是丙烷、二甲醚燃燒過程中能量變化圖，其中x為各自反應中對應的係數。

根據該圖寫出二甲醚燃燒的熱化學方程式：

4.一定温度下，在容積為2 L的密閉容器內放入2mol N2O4和8 mol NO2，發生如下反應：2NO2（紅棕色） N2O4（無色）（△H<0），反應中NO2、N2O4的物質的量隨反應時間變化的曲線如右圖，按下列要求作答：

（1）在該温度下，反應的化學平衡常數表達式為：

（2）若t1＝10s，t2＝20s，計算從t1至t2時以N2O4表

示的反應速率： molL-1s-1

（3）圖中t1、t2、t3哪一個時刻表示反應已經達到

平衡？答：

（4）t1時，正反應速率 （填“＞”、“＜”或“＝”）逆反應速率

（5）維持容器的温度不變，若縮小容器的體積，則平衡向 移動

（填“正反應方向”、“逆反應方向”或“不移動”）

（6）維持容器的體積不變，升高温度，達到新平衡時體系的顏色

（填“變深”、“變淺”或“不變”）

5.t℃時，將3 mol A和1 mol B氣體通入容積為2 L的密閉容器中(容積不變)，發生如下反應 3A(g)+ xB(g) 4C(g)，2 min時反應達到平衡狀態(温度不變)，此時容器內剩餘了0．8 mol B，並測得C的物質的量濃度為0．4 molL－1。請填寫下列空白：

（1）x= ； B轉化率α(B)%=_______ ； （2）此反應的平衡常數K = ；

（3）保持温度和容積不變，對原平衡混合物中三者的物質的量作如下調整，可使平衡向右移動的是 ；

A． 均減半 B． 均加倍 C． 均增加0．4 mol D． 均減少0．4 mol

（4）如果上述反應在相同温度和容積的容器中進行，起始加入3 mol A和3 mol B，達到平衡時A的體積分數為φ%，其它條件不變時，按下列配比作為起始物質，平衡時A的體積分數大於φ%的是 (填字母)

A． 2 mol C B． 6 molA和2 mol B

C． 1 mol B和4 mol C D． 1 mol A、3 mol B和4 mol C

6.已知可逆反應CO(g)+H2O(g) CO2(g) + H2(g)，

1）寫出該反應的化學平衡常數表達式：K= 。

2）830K時，若起始時：C(CO)=2mol/L，C(H2O)=3mol/L，平衡時CO的轉化率為60%，水蒸氣的轉化率為 ；K值為 。

3）830K時，若只將起始時C(H2O)改為6mol/L，則水蒸氣的轉化率為 。

4）若830K時，起始濃度 C(CO) = a mol/L， C(H2O) = b mol/L，H2的平衡濃度為C(H2) = c mol/L，則：①a、b、c之間的關係式是 ；②當a=b時，a= c。

7.氫氣是工業上重要的原料。

（1）氫氣用於工業合成氨 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)；ΔH = -92.2 kJmol-1。

① 一定温度下，在容積恆定的密閉容器中，一定量的N2和H2反應達到平衡後，改變某一外界條件，正反應速率與時間的關係如下圖所示，其中t4 ﹑t5 ﹑t7時刻所對應的實驗條件改變分別是

t4 。t5 。 t7 。

②温度為T℃時，將2amolH2和amolN2放入0.5L密閉容器中，充分反應後測得N2的轉化率為50﹪，此時放出熱量46.1 kJ。則a= 。

③在300℃時，改變起始反應物中氫氣的物質的量對反應

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H＜0的影響如右圖所示：

a)請在右圖中畫出400℃時對應的圖像。

b)a、b、c三點中，H2 的轉化率最高的是 （填字母）。

（2）工業上大量的氫氣來源於焦炭與水蒸氣高温下的反應：

C(s) + H2O(g) H2(g) + CO(g) △H = +131.3 kJ/mol

①該反應在低温下不能自發進行的原因是 。

②恆温，在容積可變的密閉容器中，進行如上可逆反應。一段時間後，下列物理量不發生變化時，能表明該反應已達到平衡狀態的有：Ⅰ混合氣體的密度；Ⅱ容器內氣體的壓強；Ⅲ混合氣體的總物質的量； ⅣCO物質的量濃度

A．只有Ⅳ B．只有Ⅰ和Ⅳ C．只有Ⅱ和Ⅲ D．Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ E．都可以

（3）在容積相同的兩密閉容器A和B中，保持温度為423K，同時向A、B中分別加入amol及bmol碘化氫（a＞b）待反應：2HI(g) H2(g)+I2(g) 達到平衡後，平衡時I2的濃度c(I2)A c(I2)B ；平衡時HI的分解率αA αB ；平衡時H2在混合氣體中的體積分數A B （填寫“＞”“＜”“＝”）

（4）在一定條件下，將2mol N2與5mol H2混合於一個10 L的密閉容器中，反應情況如圖1所示：①求5min內的平均反應速率v （NH3）） ；

②達到平衡時NH3的體積分數為 。

圖1 圖2 電解法合成氨裝置

（5）近年來科學家採用高質子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H+）為介質，用吸附在它內外表面上的金屬鈀多品薄膜做電極，實現了高轉化率的電解法合成氨（裝置如圖2）。鈀電極A上發生的電極反應式是 。

(6) NH3又可以進一步製備聯氨(N2H4)等。

①聯氨——空氣燃料電池是一種鹼性燃料電池，電解質溶液是20％～30％的氫氧化鉀溶液。該電池放電時，正極的電極反應式為 _ 。

②火箭常用N2H4作燃料，N2O4作氧化劑。已知：

N2(g) + 2O2(g) ＝2NO2(g) △H＝ ＋67.7 kJmol－1

N2H4(g) + O2(g) ＝N2(g) + 2H2O(g) △H＝－534.0 kJmol－1

NO2(g) 1/2N2O4(g) △H＝－26.35 kJmol－1

試寫出氣態聯氨在氣態四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態水的熱化學方程式：

_ 。

1.（1）①0.0030molL-1min-1（2分，單位1分） ②<（1分） 2.25×10-4（2分） ③減小（1分）（2）④＜ ＜（各1分共2分） ⑤BD（2分）

⑥A（每空1分共3分） B．（曲線1、壓強 1共2分）

實驗編號 T(℃) n (CO)/n(H2) P(MPa)

ⅰ

ⅱ 150 1/3

ⅲ 1/3

6.

7. （1）①t4 加入正催化劑 t5 減小NH3濃度 t7 降温

② 1

③a) b) a

（2）①該反應⊿H＞0 ⊿S＞0 根據⊿G = ⊿H–T⊿S 低温。⊿G＞0不能自發

② D

（3） ＞ ； ＝ ； ＝

（4）①0.04molL-1min-1 ②40%

（5）N2+6e-+6H+=2NH3

(6) ①O2+4e－ +2H2O = 4O H－

② 2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=－1083 kJmol－1