Question

運用化學反應原理研究氮、硫、氯等單質及其化合物的反應有重要意義．

（1）氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業(yè)生產、生活中有著重要作用，如圖是一定的溫度和壓強下N₂和H₂反應生成lmolNH₃過程中能量變化示意圖，請寫出工業(yè)合成氨的熱化學方程式：　　（△H的數(shù)值用含字母Q₁、Q₂的代數(shù)式表示）．

（2）硫酸生產中，SO₂催化氧化生成SO₃：2SO₂（g）+O₂（g）⇌2SO₃（g），混合體系中SO₃的體積分數(shù)和溫度的關系如圖1所示（曲線上任何一點都表示平衡狀態(tài)），根據(jù)圖示回答下列問題，

①2SO₃⇌2SO₂+O₂的△H　　0．

②若溫度為T₁、T₂，反應的平衡常數(shù)分別為K₁，K₂，則K₁　K₂；

③反應進行到狀態(tài)D時，v_正　　v_逆（填＜、＞或=）．

（3）Cl₂合成有機物時會產生副產物HC1.4HCl（g）+O₂（g）⇌2Cl₂（g）+2H₂O（g）可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用．

①該反應平衡常數(shù)的表達式K=　　；若反應容器的容積為2L，4min后達到平衡，測得容器內物質由2.5mol減少至2.25mol，則HCl的平均反應速率為　　mol/L∙min．

②若該反應在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應達平衡時，下列敘述正確的是　　．

a．4v_正（HCl）=v_逆（O₂）

b．又加入1mol O₂，達新平衡時，HCl的轉化率增大

c．分離出H₂O，達新平衡時，v_正（HCl）增大

③圖2是該反應兩種投料比[n （HCl）：n （O₂）分別為4：1和2：1下，反應溫度對HCl平衡轉化率影響的曲線．下列敘述正確的是　　．

a．其他條件不變，升高溫度，平衡常數(shù)K值增大

b．若平衡常數(shù)K值變大，達新平衡前v_逆始終減小

c．若平衡常數(shù)K值變大，則平衡向正反應方向移動

④投料比為4：1、溫度為400℃時，平衡混合物中

Cl₂的物質的量分數(shù)是　　%．（計算結果保留一位小數(shù)）

Answer 1

考點：

產物的百分含量隨濃度、時間的變化曲線；熱化學方程式；化學平衡的影響因素；轉化率隨溫度、壓強的變化曲線．
專題：	化學反應中的能量變化；化學平衡專題．
分析：	（1）由圖求出N2和H2反應生成1molNH3的反應熱，再根據(jù)熱化學反應方程式的書寫要求解答； （2）①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進行，據(jù)此判斷； ②根據(jù)溫度和化學平衡常數(shù)之間的關系來判斷； ③D狀態(tài)未達平衡，混合體系中SO3的百分含量小于平衡時的，反應向正反應進行建立平衡； （3）①化學平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫；根據(jù)物質的量差量計算參加反應的HCl的物質的量，再根據(jù)v=計算v（HCl）； ②a．平衡時不同物質表示的速率之比等于化學計量數(shù)之比； b．增大一種反應物的濃度，平衡向正反應移動，其它反應物的轉化率增大； c．分離出H2O，生成的濃度降低，達新平衡時，v正（HCl）降低； ③由圖可知，投料比一定時，溫度越高HCl的轉化率越低，故該反應正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)k降低；平衡常數(shù)增大應降低溫度，平衡向正反應方向移動，改變體積瞬間反應速率降低，此后正反應速率降低、逆反應速率增大； ④增大一種反應物的濃度，平衡向正反應移動，其它反應物的轉化率增大，故投料比n （HCl）：n （O2）=2：1到達平衡時HCl的轉化率更高，由圖象可知，a曲線表示的HCl的轉化率更高，故a表示投料比為2：1，b表示投料比為4：1．由圖可知，投料比為4：1、溫度為40℃時，HCl的轉化率為75%，令n （HCl）=4mol、n （O2）=1mol，計算參加反應的HCl，利用三段式計算平衡時各組分的物質的量，據(jù)此計算．
解答：	解：（1）由圖可知，N2和H2反應生成1molNH3放出的熱量為（b﹣a）kJ，該反應的熱化學反應方程式為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）①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方向進行，該反應是放熱的，即△H＜0，故答案為：＜； 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方向進行，K值減小，故平衡常數(shù)K1＞K2， 故答案為：＞； ③D狀態(tài)未達平衡，混合體系中SO3的百分含量小于平衡時的，反應向正反應進行建立平衡，所以V正＞V逆， 故答案為：＞； （3）①4HCl+O2⇌2Cl2+2H2O的平衡常數(shù)k=的表達式K=；8min后達到平衡，測得容器內物質由2.5mol減少至2.25mol，則： 4HCl+O2⇌2Cl2+2H2O  物質的量減少△n 4                      1 n（HCl）           2.5mol﹣2.25mol=0.25mol 故n（HCl）=0.25mol×4=1mol， 故v（HCl）==0.125mol/（L•min）， 故答案為：；0.0625； ②a．4v正（HCl）=v逆（O2）即v正（HCl）：v逆（O2）=1：4，不等于化學計量數(shù)之比4：1，反應未到達平衡，向逆反應進行，故a錯誤； b．加入1mol O2，氧氣的濃度，平衡向正反應移動，HCl的轉化率增大，故b正確； c．分離出H2O，生成的濃度降低，達新平衡時，v正（HCl）降低，故c錯誤； 故答案為：b； ③a．升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)k降低，故a錯誤； b．平衡常數(shù)增大應降低溫度，平衡向正反應方向移動，改變體積瞬間反應速率降低，此后正反應速率降低、逆反應速率增大，故b錯誤； c．平衡常數(shù)增大應降低溫度，該反應正反應是放熱反應，平衡向正反應方向移動，故c正確； 故答案為：c； ④增大一種反應物的濃度，平衡向正反應移動，其它反應物的轉化率增大，故投料比n （HCl）：n （O2）=2：1到達平衡時HCl的轉化率更高，由圖象可知，a曲線表示的HCl的轉化率更高，故a表示投料比為2：1，b表示投料比為4：1．由圖可知，投料比為4：1、溫度為40℃時，HCl的轉化率為75%，令n （HCl）=4mol、n （O2）=1mol，則參加反應的HCl為4mol×75%=3mol，則：            4HCl+O2⇌2Cl2+2H2O  開始（mol）：4    1    0    0 變化（mol）：3  0.75  1.5   1.5 平衡（mol）：1  0.25  1.5   1.5 故平衡混合物中Cl2的物質的量分數(shù)是×100%=35.3%， 故答案為：35.3%．
點評：	本題考查化學平衡、本題考查化學平衡常數(shù)、化學反應速率、化學平衡狀態(tài)與有關計算、化學平衡圖象、熱化學方程式及讀圖能力等，根據(jù)圖象判斷曲線表示的投料比與反應熱效應是解題關鍵．難度中等，（2）中用字母表示反應熱數(shù)值，符號的確定容易忽略，為易錯點．