Question

【題目】硫﹣氨熱化學循環制氫示意圖如下：

（1）反應1的離子方程式為 ．
（2）反應2能量轉化主要方式為 ．
（3）反應3中控制反應條件很重要，不同條件下硫酸銨分解產物不同．若在400℃時分解，產物除水蒸氣外還有A、B、C三種氣體，A是空氣中含量最多的單質，B能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍，C能使品紅溶液褪色．則400℃時硫酸銨分解的化學方程式為 ．
（4）反應4是由（a）、（b）兩步反應組成：
H2SO4（l）=SO3（g）+H2O（g），△H=+177kJmol﹣1…（a）
2SO3（g）2SO2（g）+O2（g），△H=+196kJmol﹣1…（b）
①則H2SO4（l）分解為SO2（g）、O2（g）及H2O（g）的熱化學方程式為： ．
②在恒溫密閉容器中，控制不同溫度進行SO3分解實驗．以SO3起始濃度均為cmolL﹣1 ， 測定SO3的轉化率，結果如圖2，圖中Ⅰ曲線為SO3的平衡轉化率與溫度的關系，Ⅱ曲線表示不同溫度下反應經過相同反應時間且未達到化學平衡時SO3的轉化率．
（i）圖中點X與點Z的平衡常數K：
K（X）K（Z）（選填：＞，＜，=）；
（ii）Y點對應溫度下的反應速率：
v（正）v（逆）（選填：＞，＜，=）；
（iii）隨溫度的升高，Ⅱ曲線逼近Ⅰ曲線的原因是： ．

Answer 1

【答案】
（1）SO2+H2O+2NH3=2NH4++SO32﹣
（2）太陽能轉化為電能再轉化為化學能
（3）3（NH4）2SO4 4NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O↑
（4）2H2SO4（l）?2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）△H=+550kJ?mol﹣1；＜；＞；溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需的時間縮短（或溫度升高，反應速率加快，相同時間內更快達到平衡）
【解析】解：（1）反應1是二氧化硫和氨氣在水中反應生成亞硫酸銨的反應，反應的離子方程式為SO2+H2O+2NH3=2NH4++SO32﹣ ， 所以答案是：SO2+H2O+2NH3=2NH4++SO32﹣；（2.）據圖分析，反應2是太陽能轉化為電能，電解亞硫酸銨生成硫酸銨和氫氣，所以答案是：太陽能轉化為電能再轉化為化學能；
（3.）硫酸銨在400℃時分解，產物除水蒸氣外還有A、B、C三種氣體，A是空氣中含量最多的單質，則為氮氣，B能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍，為氨氣，C能使品紅溶液褪色，為二氧化硫，反應的化學方程式為3（NH4）2SO4 4NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O↑，所以答案是：3（NH4）2SO4 4NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O↑；
（4.）①已知H2SO4（l）=SO3（g）+H2O（g），△H=+177kJmol﹣1…（a）
2SO3（g）2SO2（g）+O2（g），△H=+196kJmol﹣1…（b）
據蓋斯定律，2a+b得：2H2SO4（l）2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）△H=+550kJmol﹣1 ，
所以答案是：2H2SO4（l）2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）△H=+550kJmol﹣1；
②i）據圖可知，隨溫度的升高，三氧化硫的平衡轉化率增大，說明三氧化硫分解是吸熱反應，溫度越高，平衡常數越大，所以K（X）＜K（Z），所以答案是：＜；
ii）Y點時反應還沒有達到平衡狀態，正向進行，所以正反應速率大于逆反應速率，所以答案是：＞；
iii）溫度的升高，曲線b向曲線a逼近，反應速率加快，達到平衡時的時間縮短，
所以答案是：溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需的時間縮短（或溫度升高，反應速率加快，相同時間內更快達到平衡）．
【考點精析】掌握化學平衡狀態本質及特征是解答本題的根本，需要知道化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）．