Question

【題目】運用化學反應原理研究氮、硫等單質及其化合物的反應有重要意義。

（1）硫酸生產過程中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，根據如圖回答下列問題：

①2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的ΔH________0(填“>”或“<”)。

②一定條件下，將SO2與O2以體積比為2︰1置于一體積不變的密閉容器中發生反應，能說明該反應已達到平衡的是________(填選項字母)。

a．體系的密度不發生變化

b．SO2與SO3的體積比保持不變

c．體系中硫元素的質量分數不再變化

d．單位時間內轉移4 mol電子，同時消耗2 mol SO3

e．容器內的氣體分子總數不再變化

（2）一定條件下，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變化，圖2表示在2 L的密閉容器中反應時N2的物質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的量對此反應平衡的影響。

①該反應的平衡常數表達式為________，升高溫度，平衡常數________(填“增大”“減小”或“不變”)。

②由圖2信息，計算0～10 min內該反應的平均速率v(H2)________，從11 min起其他條件不變，壓縮容器的體積為1 L，則n(N2)的變化曲線為________(填“a”“b”“c”或“d”)。

③圖3a、b、c三點所處的平衡狀態中，反應物N2的轉化率最高的是________點，溫度T1________T2(填“>”“＝”或“<”)。

Answer 1

【答案】（13分，除標明外，每空2分）

（1）①<（1分） ②be

（2）①K＝c2(NH3)/[c(N2)×c3(H2)]（1分） 減小

②0.045 mol/(L·min) d

③c（1分） <

【解析】（1）①由題圖可知，橫軸代表溫度，縱軸代表SO3的百分含量，隨溫度升高，SO3的百分含量減小，所以此反應的ΔH<0。②反應前后氣體總質量不變，容器體積不變，所以密度不變不能說明反應已達到平衡，a錯誤；二氧化硫和三氧化硫的體積比保持不變說明已達反應平衡，b正確；體系中總質量不變，硫元素的質量不變，所以硫元素的質量分數不變不能說明反應已達平衡，c錯誤；單位時間內轉移4 mol電子，同時消耗2 mol SO3，不能說明反應已達到平衡，d錯誤；此反應是一個反應前后氣體分子總數不相等的反應，氣體分子總數不變說明反應已達到平衡，e正確。

（2）①由反應的方程式得到平衡常數表達式：K＝c2(NH3)/[c(N2)×c3(H2)]，由圖1可知，該反應的正反應為放熱反應，所以升高溫度，平衡常數減小。②0～10 min，N2的物質的量減小0.3 mol，則v(N2)＝＝0.015 mol/(L·min)，v(H2)＝0.045 mol/(L·min)。壓縮容器的體積為1 L，縮小體積即增大壓強，平衡正向移動，氮氣的物質的量逐漸減小，所以表示氮氣物質的量變化的曲線為d。③起始時n(H2)越大，N2的轉化率越高；起始時n(H2)一定時，溫度越高，平衡時NH3的百分含量越低。