Question

15分）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)系如右圖所示，根據(jù)下圖回答下列問(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4 mol 電子，同時(shí)消耗2 mol 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。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)的變化曲線為 (填“a”或“b”或“c”或“d”)

③圖3 a、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

（15分）

（1）①<（2分） ② be（2分）

（2）①k=c2(NH3)/（c(N2)×c3(H2)） （1分） 減�。�1分）

②0.045mol/(L·min) （2分） d（2分）

③c（1分） <（1分）

（3）酸性（1分）

c(HSO3－) + 2c(SO32－)—c(NH4+)或c(SO32－) + c(NH3·H2O)—c(H2SO3)（2分）

【解析】

試題分析：（1）①溫度升高，三氧化硫的含量降低，說(shuō)明溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以△H<0；

②a．因?yàn)槿萜鞯捏w積不變，氣體的總質(zhì)量不變，所以體系的密度一直不變，所以氣體密度不變的狀態(tài)不能判斷為平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；b．SO2與SO3的體積比保持不變時(shí)為平衡狀態(tài)，符合化學(xué)平衡中“定”的特征，正確；c．根據(jù)質(zhì)量守恒定律，氣體的總質(zhì)量不變，S元素的質(zhì)量不變，則體系中硫元素的質(zhì)量百分含量一直不變，所以不能判斷為平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；d．單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移4 mol 電子不能說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行的方向，所以不是平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；e．該反應(yīng)是氣體的物質(zhì)的量發(fā)生改變的可逆反應(yīng)，當(dāng)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)，正確，答案選be；

（2）①氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)生成氨氣，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。根據(jù)化學(xué)方程式及平衡常數(shù)的定義，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=c2(NH3)/（c(N2)×c3(H2)）；因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，所以溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，則平衡常數(shù)減小；

②由圖2信息， 0~10min內(nèi)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量減少0.6-0.3=0.3mol，則氫氣的物質(zhì)的量減少3×0.3mol=0.9mol，該反應(yīng)的平均速率v(H2)=0.9mol/2L/10min=0.045mol/(L·min)；從11min起其它條件不變，壓縮容器的體積為1L，氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量瞬間不變，但壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量減小，所以則n(N2)的變化曲線為d；

③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，增大氫氣的濃度，則會(huì)增大氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率，而氫氣的轉(zhuǎn)化率降低，所以 a、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c點(diǎn)；氫氣的量相同時(shí)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，氨氣的含量減少，所以下方的曲線表示的溫度高，則T1<T2；

（3）若將等物質(zhì)的量的SO2與NH3溶于水充分反應(yīng)，所得溶液為亞硫酸氫銨，根據(jù)所給的電離常數(shù)，亞硫酸氫根離子的電離程度大于銨根離子的水解程度，所以溶液呈酸性；根據(jù)電荷守恒，則c（H+）+ c(NH4+)= c(HSO3－) + 2c(SO32－)+ c（OH－），所以c（H+）- c（OH－）= c(HSO3－) + 2c(SO32－)—c(NH4+)；或者根據(jù)物料守恒，c(NH4+)+ c(NH3·H2O)= c(HSO3－) + c(SO32－)+ c(H2SO3)，代入上式，可得c（H+）- c（OH－）= c(SO32－) + c(NH3·H2O)—c(H2SO3)。

考點(diǎn)：考查化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系，化學(xué)平衡的移動(dòng)的判斷，平衡常數(shù)的表達(dá)，對(duì)圖像的分析，溶液中離子濃度的關(guān)系判斷