Question

運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、硫、氯、碘等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義
（1）硫酸生產(chǎn)中，SO₂催化氧化生成SO₃；2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），混合體系中SO₃的百分含量和溫度的關(guān)系如圖1所示（曲線上任何一點(diǎn)都表示平衡狀態(tài)）．根據(jù)圖示回答下列問題，
①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的△H＜0；若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通人氦氣，平衡

 

移動（填“向左”或“向右”）
②若溫度為T₁、T₂，反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K₁，K₂，則K₁

 

K₂；反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D時，v_正

 

v_逆（填“＞”“＜”或“=”）
（2）氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用，
①如圖2是一定的溫度和壓強(qiáng)下N₂和H₂反應(yīng)生成lmolNH₃過程中能量變化示意圖，請寫出工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式：

 

（△H的數(shù)值用含字母Q₁、Q₂的代數(shù)式表示）
②氨氣溶于水得到氨水，在25℃下，將a mol?L^-1的氨水與b mol?L^-1的鹽酸等體積混合，反應(yīng)后溶液顯中性，則c（NH₄⁺）=c（Cl^-）請寫出氨水的電離平衡常數(shù)表達(dá)式為

 

，并用含a和b的代數(shù)式表示出該混合溶液中氨水的電離平衡常數(shù)為

 

．
（3）若在某濃度的氯化鋇溶液VmL中，加入一定體積、物質(zhì)的量濃度為0.0500mol/L的稀硫酸時，兩者恰好完全反應(yīng)，此時溶液的pH=3．試求：
①加入稀硫酸的體積

 

 （用含V的計算式表示，設(shè)溶液混合時體積變化忽略不計）；
②原氯化鋇溶液的物質(zhì)的量濃度．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡,酸堿混合時的定性判斷及有關(guān)ph的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應(yīng)增大，反應(yīng)混合物各組分的濃度降低，等效為降低壓強(qiáng)，壓強(qiáng)降低平衡向體積增大方向移動；
②由圖可知，溫度越高，混合體系中SO₃的百分含量越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，據(jù)此判斷；D狀態(tài)未達(dá)平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時的，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行建立平衡；
（2）①由圖求出N₂和H₂反應(yīng)生成1molNH₃的反應(yīng)熱，再根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫要求解答；
②氨水的電離平衡常數(shù)為電離出離子的濃度積與溶質(zhì)濃度的比值；
（3）①氯化鋇與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋇與HCl，反應(yīng)中氫離子的物質(zhì)的量不變，設(shè)加入稀硫酸的體積為xmL，利用氫離子物質(zhì)的量列方程計算；
②氯化鋇與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋇與HCl，氯化鋇的物質(zhì)的量等于硫酸的物質(zhì)的量，令氯化鋇的濃度為ymol/L，列方程計算．

解答： 解：（1）①恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應(yīng)增大，反應(yīng)混合物各組分的濃度降低，等效為降低壓強(qiáng)，壓強(qiáng)降低平衡向體積增大方向移動，即向左移動，故答案為：向左；
②由圖可知，溫度越高，混合體系中SO₃的百分含量越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，K值減小，故平衡常數(shù)K₁＞K₂，D狀態(tài)未達(dá)平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時的，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行建立平衡，所以V_正＞V_逆，
故答案為：＞；＞；
（2）①由圖可知，N₂和H₂反應(yīng)生成1molNH₃放出的熱量為（Q₂-Q₁）kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（Q₂-Q₁）kJ?mol^-1，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（Q₂-Q₁）kJ?mol^-1．
②根據(jù)氨水的電離平衡常數(shù)為電離出離子的濃度積與溶質(zhì)濃度的比值，則氨水中的電離常數(shù)為K=

c(NH4+)?c(H+)

c(NH 3?H 2O)

，將a mol?L^-1的氨水與b mol?L^-1的鹽酸等體積混合，反應(yīng)后溶液顯中性，則c（NH₄⁺）=c（Cl^-），則c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7，
K=

c(NH4+)?c(H+)

c(NH 3?H 2O)

=

10 -7b

a-b

，
故答案為：K=

c(NH4+)?c(H+)

c(NH 3?H 2O)

；

10 -7b

a-b

；
（3）①氯化鋇與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋇與HCl，反應(yīng)中氫離子的物質(zhì)的量不變，設(shè)加入稀硫酸的體積為xmL，利用氫離子物質(zhì)的量列方程，則：
0.001mol/L×（V+x）mL=xmL×0.05mol/L×2，
解得x=

V

99

，
故答案：

V

99

mL；
②氯化鋇與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋇與HCl，氯化鋇的物質(zhì)的量等于硫酸的物質(zhì)的量，令氯化鋇的濃度為ymol/L，則：
ymol/L×VmL=0.05mol/L×

V

99

mL
解得 y=5.05×10^-4，
答：原氯化鋇溶液的物質(zhì)的量濃度為5.05×10^-4mol/L．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡、熱化學(xué)方程式及讀圖能力，根據(jù)方程式的計算等，難度中等，側(cè)重對學(xué)生基礎(chǔ)知識的考查，注意反應(yīng)中氫離子、氯離子的物質(zhì)的量不變，（2）中用字母表示反應(yīng)熱數(shù)值，符號的確定容易忽略，為易錯點(diǎn)．