Question

運用化學反應原理研究氮、硫等單質(zhì)及其化合物的反應有重要意義
（1）硫酸生產(chǎn)過程中2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），平衡混合體系中SO₃的百分含量和溫度的關系如圖所示，根據(jù)如圖回答下列問題：
①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的△H

 

0（填“＞”或“＜”）
②一定條件下，將SO₂與O₂以體積比2：1置于一體積不變的密閉容器中發(fā)生以上反應，能說明該反應已達到平衡的是

 

．
a．體系的密度不發(fā)生變化        
b．SO₂與SO₃的體積比保持不變
c．體系中硫元素的質(zhì)量百分含量不再變化
d．單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移4mol電子，同時消耗2mol SO₃
e．容器內(nèi)的氣體分子總數(shù)不再變化
（2）一定的條件下，合成氨反應為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．圖1表示在此反應過程中的能量的變化，圖2表示在2L的密閉容器中反應時N₂的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線．圖3表示在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對此反應平衡的影響．

①該反應的平衡常數(shù)表達式為

 

，升高溫度，平衡常數(shù)

 

（填“增大”或“減小”或“不變”）．
②由圖2信息，計算0～10min內(nèi)該反應的平均速率v（H₂）=

 

，從11min起其它條件不變，壓縮容器的體積為1L，則n（N₂）的變化曲線為

 

（填“a”或“b”或“c”或“d”）
③圖3a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中，反應物N₂的轉(zhuǎn)化率最高的是

 

點，溫度T₁

 

T₂（填“＞”或“=”或“＜”）
（3）若將等物質(zhì)的量的SO₂與NH₃溶于水充分反應，所得溶液呈性，所得溶液中c（H⁺）-c（OH^-）=

 

（填寫表達式）（已知：H₂SO₃：Ka₁=1.7×10^-2，Ka₂=6.0×10^-8，NH₃?H₂O：Kb=1.8×10^-5）．

Answer 1

考點：化學平衡狀態(tài)的判斷,化學平衡常數(shù)的含義,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）①由圖可知，溫度越高SO₃的含量越低，即升高溫度平衡向逆反應移動；恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氬氣，體積膨脹，反應物濃度減��；
②化學平衡狀態(tài)的標志是正逆反應速率相同，各組分含量保持不變分析選項；
（2）①由圖象1分析，反應是放熱反應，依據(jù)化學方程式和平衡常數(shù)概念分析寫出表達式；
②分析圖象變化量，計算氮氣的反應速率，結合反應速率之比等于系數(shù)之比計算得到氫氣速率，依據(jù)化學反應速率概念計算得到，縮體積，增大壓強，平衡向正反應移動，改變瞬間n（N₂）不變，達平衡是n（N₂）減��；
③圖3表示平衡時氨氣含量與氫氣起始物質(zhì)的量關系，曲線上各點都處于平衡狀態(tài)，達平衡后，增大氫氣用量，氮氣的轉(zhuǎn)化率增大；
由圖3可知，氫氣的起始物質(zhì)的量相同時，溫度T₁平衡后，氨氣的含量更高，該反應為放熱反應，降低溫度平衡向正反應移動，故溫度T₁＜T₂，據(jù)此解答；
（3）依據(jù)溶液中電荷守恒分析．

解答： 解：（1）①由圖可知，溫度越高SO₃的含量越低，即升高溫度平衡向逆反應移動，所以正反應是放熱反應，△H＜0，故答案為：＜；
②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反應是氣體體積減小的放熱反應；
a．過程中氣體質(zhì)量不變，體積不變，過程中和平衡狀態(tài)體系的密度不發(fā)生變化，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；        
b．SO₂與SO₃的體積比保持不變，體積分數(shù)不變說明反應達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．反應是密閉體系中的氣體，依據(jù)硫元素守恒，過程中和平衡狀態(tài)下體系中硫元素的質(zhì)量百分含量變，故c錯誤；
d．單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移4mol電子，不能說明反應進行的方向，可逆正向進行液可以逆向進行，同時消耗2mol SO₃ ，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故d錯誤；
e．反應前后是氣體體積變化的反應，容器內(nèi)的氣體分子總數(shù)不再變化，說明反應達到平衡狀態(tài)，故e正確；
故答案為：be；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反應的平衡常數(shù)K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

，圖象1分析可知反應是放熱反應，反應物能量高于生成物能量，溫度升高平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小，故答案為：

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；減�。�
②圖象分析2L的密閉容器中，V（N₂）=

1

3

V（H₂）=

0.6mol-0.3mol 2L

10min

=0.015mol/L?min，V（H₂）=0.045mol/L?min；
從11min起其它條件不變，壓縮容器的體積為1L，壓強增大，平衡正向進行，瞬間氮氣物質(zhì)的量不變，隨平衡正向進行，氮氣物質(zhì)的量減小，則n（N₂）的變化曲線
d符合；
故答案為：0.045mol/L?min；d；
③圖3表示平衡時氨氣含量與氫氣起始物質(zhì)的量關系，曲線上各點都處于平衡狀態(tài)，故a、b、c都處于平衡狀態(tài)，達平衡后，增大氫氣用量，氮氣的轉(zhuǎn)化率增大，故a、b、c三點中，c的氮氣的轉(zhuǎn)化率最高；
由圖3可知，氫氣的起始物質(zhì)的量相同時，溫度T₁平衡后，氨氣的含量更高，該反應為放熱反應，降低溫度平衡向正反應移動，故溫度T₁＜T₂，溫度越高化學平衡越低，故K₁＞K₂；
故答案為：c；＜；
（3）若將等物質(zhì)的量的SO₂與NH₃溶于水充分反應，所得溶液呈性，c（OH^-）=c（H⁺），電解質(zhì)溶液中存在電荷守恒c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（OH^-）+c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）得到：c（H⁺）-c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺），故答案為：c（H⁺）-c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺）．

點評：本題考查了化學反應和化學平衡影響因素的分析判斷，圖象分析和平衡常數(shù)變化是解題關鍵，題目難度中等．