Question

（2014?南昌模拟）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

（2014?南昌模拟）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所示，根据如图回答下列问题：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该反应的平衡常数表达式为______，升高温度，平衡常数______（填“增大”或“减小”或“不变”）．②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”）③图3a、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）若将等物质的量的SO2与NH3溶于水充分反应，所得溶液呈性，所得溶液中c（H+）-c（OH-）=______（填写表达式）（已知：H2SO3：Ka1=1.7×10-2，Ka2=6.0×10-8，NH3?H2O：Kb=1.8×10-5）．

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Answer 1

（1）①由图可知，温度越高SO₃的含量越低，即升高温度平衡向逆反应移动，所以正反应是放热反应，△H＜0，故答案为：＜；
②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反应是气体体积减小的放热反应；
a．过程中气体质量不变，体积不变，过程中和平衡状态体系的密度不发生变化，不能说明反应达到平衡状态，故a错误；        
b．SO₂与SO₃的体积比保持不变，体积分数不变说明反应达到平衡状态，故b正确；
c．反应是密闭体系中的气体，依据硫元素守恒，过程中和平衡状态下体系中硫元素的质量百分含量变，故c错误；
d．单位时间内转移4mol电子，不能说明反应进行的方向，可逆正向进行液可以逆向进行，同时消耗2mol SO₃ ，不能说明反应达到平衡状态，故d错误；
e．反应前后是气体体积变化的反应，容器内的气体分子总数不再变化，说明反应达到平衡状态，故e正确；
故答案为：be；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反应的平衡常数K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

，图象1分析可知反应是放热反应，反应物能量高于生成物能量，温度升高平衡逆向进行，平衡常数减小，故答案为：

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；减小；
②图象分析2L的密闭容器中，V（N₂）=

1

3

V（H₂）=

0.6mol-0.3mol 2L

10min

=0.015mol/L?min，V（H₂）=0.045mol/L?min；
从11min起其它条件不变，压缩容器的体积为1L，压强增大，平衡正向进行，瞬间氮气物质的量不变，随平衡正向进行，氮气物质的量减小，则n（N₂）的变化曲线
d符合；
故答案为：0.045mol/L?min；d；
③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；
由图3可知，氢气的起始物质的量相同时，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，温度越高化学平衡越低，故K₁＞K₂；
故答案为：c；＜；
（3）若将等物质的量的SO₂与NH₃溶于水充分反应，所得溶液呈性，c（OH^-）=c（H⁺），电解质溶液中存在电荷守恒c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（OH^-）+c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）得到：c（H⁺）-c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺），故答案为：c（H⁺）-c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺）．