Question

运用化学反应原理研究氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义（1）硫酸生产过程中2SO2（g）+O2（g）?2SO

运用化学反应原理研究氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义（1）硫酸生产过程中2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g），平衡混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图，根据图回答下列问题：①2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）的△H______0（填“＞”或“＜”），②一定条件下，将SO2与O2以体积比2：1置于一体积不变的密闭容器中发生以上反应，能说明该反应已达到平衡的是______．a．体系的密度不发生变化 b．SO2与SO3的体积比保持不变c．体系中硫元素的质量百分含量不再变化d．单位时间内转移4mol电子，同时消耗2mol SO3e．容器内的气体分子总数不再变化（2）一定的条件下，合成氨反应为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）．图1表示在此反应过程中的能量的变化，图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线．图3表示在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响．①由图2信息，计算0～10min内该反应的平均速率v（H2）=______，从11min起其它条件不变，压缩容器的体积为1L，则n（N2）的变化曲线为______（填“a”或“b”或“c”或“d”）．②图3 中a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N2的转化率最高的是______ 点，温度T1______T2（填“＞”或“=”或“＜”）．（3）汽车尾气中NOx和CO的生成及转化①已知汽缸中生成NO的反应为：N2（g）+O2（g?2NO（g）△H＞0，若1mol空气含0.8mol N2和0.2mol O2，1300°C时在密闭容器内反应达到平衡，测得NO为8×10-4mol．计算该温度下的平衡常数K=______．汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是______．②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO（g）=2C（s）+O2（g）已知该反应的△H＞0，简述该设想能否实现的依据：______．





Answer 1

（1）①曲线上的点都是平衡点，由图可知，温度越高，SO₃的百分含量越低，说明升高温度平衡向逆反应移动，故该反应正反应是放热反应，△H＜0，
故答案为：＜； 
②a．体积不变的密闭容器中进行反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反应物和生成物都是气体，所以无论是否达平衡，体系的密度不发生变化，故a错误；        
b．SO₂与SO₃的体积比保持不变，SO₂与SO₃的浓度不再变化，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故b正确；
c．体积不变的密闭容器中，无论是否达平衡，体系中硫元素的质量百分含量始终变化，故c错误；
d．2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），硫元素从+4价升高为+6价，生成2mol三氧化硫，转移4mol电子，所以只要反应开始进行逆反应，单位时间内转移4mol电子，同时消耗2molSO₃，不能说明反应达到平衡，故d错误；
e．2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），正反应为气体的分子数减少的反应，当容器内的气体分子总数不再变化，反应达到平衡状态，故e正确；
故答案为：be；
（2）①由图2可知，0～10min内氮气的物质的量变化量为0.6mol-0.3mol=0.3mol，v（N₂）=

0.3mol

2L 10min

=0.015mol/（L?min），速率之比等于化学计量数之比，故v（H₂）=3v（N₂）=3×0.015mol/（L?min）=0.045mol/（L?min），11min压缩体积，压强增大，平衡向正反应移动，平衡时氮气的物质的量小于原平衡，故n（N₂）的变化曲线为d，
故答案为：0.045mol/（L?min）；d；
②图3表示平衡时氨气含量与氢气起始物质的量关系，曲线上各点都处于平衡状态，故a、b、c都处于平衡状态，达平衡后，增大氢气用量，氮气的转化率增大，故a、b、c三点中，c的氮气的转化率最高，量相同时，温度T₁平衡后，氨气的含量更高，该反应为放热反应，降低温度平衡向正反应移动，故温度T₁＜T₂，
故答案为：c；＜；
（3）①假设体积为VL，依据反应的三段式列式计算：N₂（g）+O₂（g ）?2NO（g）
起始量（mol）                               0.8           0.2               0
变化量（mol）                              4×10^-4mol     4×10^-4mol         8×10^-4mol
平衡量（mol）                            （0.8-4×10^-4）mol  （0.2-4×10^-4）mol 8×10^-4mol
平衡常数K=

c2(NO)

c(N2)×c(O2)

=4×10^-6，该反应正反应为吸热反应，所以汽车启动后，汽缸温度越高，反应速率加快，平衡右移，
故答案为：4×10^-6；温度升高，反应速率加快，平衡右移；
②2CO（g）=2C（s）+O₂（g）△H＞0 熵减小△S＜0，则△H-T△S＞0，不能自发进行，故答案为：该反应是焓增，熵减的反应，任何温度下均不能自发进行．