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1所示，根據圖1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百分含量不再變化

d．單位時間內轉移4mol 電子，同時消耗2mol SO3

e．容器內的氣體分子總數不再變化

（2）一定的條件下，合成氨反應為：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）．圖2表示在此反應過程中的能量的變化，圖3表示在2L的密閉容器中反應時N2的物質的量隨時間的變化曲線．圖4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”或“減小”或“不變”）．

②由圖2信息，計算0～10min內該反應的平均速率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中，反應物N2的轉化率最高的是______點，溫度T1______T2（填“＞”或“=”或“＜”）．

（3）若將等物質的量的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，NH3H2O：Kb=1.8×10﹣5）

Answer 1

【答案】＜beK=減小0.045mol/（Lmin）dc＜酸性c（HSO3﹣）+2c（SO32﹣）﹣c（NH4+）或c（SO32﹣）+c（NH3H2O）﹣c（H2SO3）

【解析】

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；
②2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，反應氣體體積減小，氣體質量不變；a．2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，反應氣體體積減小，氣體質量不變，體系的密度不發生變化，所以體系的密度不發生變化，不能說明反應達到平衡狀態，故a錯誤；b．SO2與SO3的體積比保持不變，反應達到平衡狀態，故b正確；c．2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，氣體質量不變，S元素質量不變，體系中硫元素的質量百分含量不再變化，不能說明反應達到平衡狀態，故c錯誤；d．任何狀態下，單位時間內轉移4mol 電子，同時消耗2mol SO3，不能說明反應達到平衡狀態，故d錯誤；e．容器內的氣體分子總數不再變化，說明各物質的濃度不變，說明反應達到平衡狀態，故e正確；故答案為be；

(2)①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，反應的平衡常數K=，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，平衡常數減小；
②圖象分析2L的密閉容器中，V(N2)=V(H2)==0.015mol/Lmin，V(H2)=0.045mol/Lmin；
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，瞬間氮氣物質的量不變，隨平衡正向進行，氮氣物質的量減小，則n(N2)的變化曲線d符合；

③圖3表示平衡時氨氣含量與氫氣起始物質的量關系，曲線上各點都處于平衡狀態，故a、b、c都處于平衡狀態，達平衡后，增大氫氣用量，氮氣的轉化率增大，故a、b、c三點中，c的氮氣的轉化率最高；由圖3可知，氫氣的起始物質的量相同時，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；

(3)若將等物質的量的SO2與NH3溶于水充分反應，所得溶液呈酸性，c(OH-)=c(H+)，電解質溶液中存在電荷守恒c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(HSO3-)+2c(SO32-)得到：c(H+)-c(OH-)=c(HSO3-)+2c(SO32-)-c(NH4+)。