Question

運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、硫等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義
（1）硫酸生產(chǎn)過(guò)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(guān)系如圖所示，根據(jù)如圖回答下列問(wèn)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(yīng)，能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)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(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移4mol電子，同時(shí)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(yīng)為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．圖1表示在此反應(yīng)過(guò)程中的能量的變化，圖2表示在2L的密閉容器中反應(yīng)時(shí)N₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)．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(duì)此反應(yīng)平衡的影響．

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)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(jì)算0～10min內(nèi)該反應(yīng)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(xiàn)為

 

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

 

點(diǎn)，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(yīng)，所得溶液呈性，所得溶液中c（H⁺）-c（OH^-）=

 

（填寫(xiě)表達(dá)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(diǎn)：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)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(yīng)移動(dòng)；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(yīng)物濃度減��；
②化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變分析選項(xiàng)；
（2）①由圖象1分析，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，依據(jù)化學(xué)方程式和平衡常數(shù)概念分析寫(xiě)出表達(dá)式；
②分析圖象變化量，計(jì)算氮?dú)獾姆磻?yīng)速率，結(jié)合反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比計(jì)算得到氫氣速率，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率概念計(jì)算得到，縮體積，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，改變瞬間n（N₂）不變，達(dá)平衡是n（N₂）減�。�
③圖3表示平衡時(shí)氨氣含量與氫氣起始物質(zhì)的量關(guān)系，曲線(xiàn)上各點(diǎn)都處于平衡狀態(tài)，達(dá)平衡后，增大氫氣用量，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大；
由圖3可知，氫氣的起始物質(zhì)的量相同時(shí)，溫度T₁平衡后，氨氣的含量更高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，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(yīng)移動(dòng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0，故答案為：＜；
②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)；
a．過(guò)程中氣體質(zhì)量不變，體積不變，過(guò)程中和平衡狀態(tài)體系的密度不發(fā)生變化，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；        
b．SO₂與SO₃的體積比保持不變，體積分?jǐn)?shù)不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．反應(yīng)是密閉體系中的氣體，依據(jù)硫元素守恒，過(guò)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(cuò)誤；
d．單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移4mol電子，不能說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行的方向，可逆正向進(jìn)行液可以逆向進(jìn)行，同時(shí)消耗2mol SO₃ ，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；
e．反應(yīng)前后是氣體體積變化的反應(yīng)，容器內(nèi)的氣體分子總數(shù)不再變化，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故e正確；
故答案為：be；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

，圖象1分析可知反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物能量高于生成物能量，溫度升高平衡逆向進(jìn)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(qiáng)增大，平衡正向進(jìn)行，瞬間氮?dú)馕镔|(zhì)的量不變，隨平衡正向進(jìn)行，氮?dú)馕镔|(zhì)的量減小，則n（N₂）的變化曲線(xiàn)
d符合；
故答案為：0.045mol/L?min；d；
③圖3表示平衡時(shí)氨氣含量與氫氣起始物質(zhì)的量關(guān)系，曲線(xiàn)上各點(diǎn)都處于平衡狀態(tài)，故a、b、c都處于平衡狀態(tài)，達(dá)平衡后，增大氫氣用量，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大，故a、b、c三點(diǎn)中，c的氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率最高；
由圖3可知，氫氣的起始物質(zhì)的量相同時(shí)，溫度T₁平衡后，氨氣的含量更高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，故溫度T₁＜T₂，溫度越高化學(xué)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(yīng)，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(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)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(guān)鍵，題目難度中等．