Question

【題目】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)系如圖所示，根據(jù)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)反應(yīng)物轉(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升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(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“<”）。

Answer 1

【答案】 < bde 減小 0.045mol/(L·min) d c <

【解析】（1）①由圖像可知：溫度越高，平衡混合體系中SO3的百分含量越低。說(shuō)明升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。根據(jù)平衡移動(dòng)原理：升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。逆反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。因此△H<0；② a． 密閉容器的體積不變，所以任何時(shí)刻物質(zhì)的密度都不會(huì)發(fā)生改變。錯(cuò)誤。b． SO2與SO3的體積比保持不變,說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)SO2與SO3的物質(zhì)的量不變，其濃度也不會(huì)發(fā)生改變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。正確。c． 因?yàn)榭傎|(zhì)量不變，化學(xué)反應(yīng)無(wú)論是否發(fā)生，也無(wú)論反應(yīng)進(jìn)行到什么時(shí)刻，都存在著體系中硫元素的質(zhì)量百分含量不再變化。因此不能由此判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。錯(cuò)誤。d． 若轉(zhuǎn)移4 mol 電子必然消耗2 mol SO3，但產(chǎn)生SO3的物質(zhì)的量不能確定，所以不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。錯(cuò)誤。e． 由于該反應(yīng)是個(gè)反應(yīng)前后氣體體積不等的可逆反應(yīng)。若未達(dá)到平衡，則氣體的分子數(shù)必然發(fā)生改變�，F(xiàn)在容器內(nèi)的氣體分子總數(shù)不再變化。說(shuō)明任何物質(zhì)的消耗個(gè)數(shù)與生成個(gè)數(shù)相等。反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。正確。因此正確選項(xiàng)為b、e；（2）①化學(xué)平衡常數(shù)是可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)各生成物的濃度冪指數(shù)的乘積與各反應(yīng)物濃度濃度冪指數(shù)的乘積的比。該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為根據(jù)圖1可以看出：反應(yīng)物的能量高，生成物的能量低，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。所以，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)（即向逆反應(yīng)方向移動(dòng)）。升高溫度，平衡常數(shù)減小；②由圖2信息可知：在10min內(nèi)c(N2)= = 0.15 mol/L，v(N2)= =0.015mol/(L·min)。v(H2):v(N2)=3:1，所以v(H2) =3 v(N2)= 0.045 mol/(L·min)。將容器的容積由2L壓縮為1L的瞬間，各種物質(zhì)的濃度都增大為原來(lái)的2倍。反應(yīng)體系的壓強(qiáng)也增大。根據(jù)平衡移動(dòng)原理，增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)。因?yàn)樵摲磻?yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，所以壓縮容器的容積，化學(xué)平衡正向移動(dòng)。這時(shí)N2的濃度由于平衡移動(dòng)消耗又有所減少，但只能減弱這種改變,物質(zhì)的量繼續(xù)減少直至達(dá)到新的平衡狀態(tài)。n(N2)的變化曲線為d；③在其它條件不變的情況下，增大某種反應(yīng)物的濃度能使其它反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高，而它本身的轉(zhuǎn)化率反而降低。由于在c點(diǎn)時(shí)氫氣的物質(zhì)的量最大，所以此時(shí)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率最高。升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。在其它條件相同時(shí)，溫度為T1時(shí)的NH3的含量高。說(shuō)明溫度T1<T2。