Question

運用化學反應原理研究氮、硫等單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)有重要意義．
（1）已知25℃時：xSO₂（g）+2xCO（g）=2XCO₂（g）+S_x（s）△H=axkJ/mol
2xCOS（g）+XSO₂（g）=2XCO₂（g）+3S_x（s）△H=bxkJ/mol．則25℃時COS（g）反應生成CO（g）、S_x（s）的熱化學方程式是

 

．
（2）一定條件下，合成氨反應為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．圖1表示該反應過程中能量變化，圖2表示在2L的密閉容器中，反應過程中N₂的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線．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)的量對此反應平衡的影響．

①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=

 

．該反應的化學平衡常數(shù)表達式為

 

．
②由圖2信息，計算0-10min內(nèi)該反應的平均化學反應速率v（NH₃）=

 

，從1min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由圖3信息，a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中，反應物N₂的轉化率最高的是

 

點，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，所得溶液呈

 

性，所得溶液中c（H⁺）-c（OH^-）=

 

（填寫粒子濃度表達式）（已知H₂SO₃：K_a1=1.7×10^-2，K_a2=6.0×10^-8，NH₃?H₂O：K_a=1.8×10^-5）．

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學平衡的影響因素,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，利用已知熱化學方程式乘以適當?shù)南禂?shù)進行加減構造出目標熱化學方程式，反應熱也乘以相應的系數(shù)進行相應的加減；
（2）①由圖象1分析，反應是放熱反應，根據(jù)焓變等于反應物鍵能之和減去生成物鍵能之和計算；依據(jù)化學方程式和平衡常數(shù)概念分析寫出表達式；
②分析圖象變化量，計算氮氣的反應速率，結合反應速率之比等于系數(shù)之比計算得到氫氣速率，依據(jù)化學反應速率概念計算得到，縮體積，增大壓強，平衡向正反應移動，改變瞬間n（N₂）不變，達平衡是n（N₂）減小；
③圖3表示平衡時氨氣含量與氫氣起始物質(zhì)的量關系，曲線上各點都處于平衡狀態(tài)，達平衡后，增大氫氣用量，氮氣的轉化率增大；
由圖3可知，氫氣的起始物質(zhì)的量相同時，溫度T₁平衡后，氨氣的含量更高，該反應為放熱反應，降低溫度平衡向正反應移動，故溫度T₁＜T₂，據(jù)此解答；
（3）依據(jù)溶液中電荷守恒分析．

解答： 解：（1）①xSO₂（g）+2xCO（g）═2xCO₂（g）+S_x（s）△H=ax kJ/mol；
②2xCOS（g）+xSO₂（g）═2xCO₂（g）+3S_x（s）△H=bx kJ/mol，由蓋斯定律，0.5x×（②-①）得：xCOS（g）=xCO（g）+S_x（s）△H=0.5x（b-a）kJ/mol，
故答案為：xCOS（g）=xCO（g）+S_x（s）△H=0.5x（b-a）kJ/mol；    
（2）①由圖1知，氮氣和氫氣的能量大于氨氣的能量，根據(jù)焓變等于反應物鍵能之和減去生成物鍵能之和，所以△H=508-600=-92kJ/mol；
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反應的平衡常數(shù)K=

c 2(NH 3)

c(N 2)c 3(H 2)

，故答案為：-92kJ/mol；

c 2(NH 3)

c(N 2)c 3(H 2)

；
②圖象分析2L的密閉容器中，V（N₂）=

1

2

V（NH₃）=

0.6mol-0.3mol

2L 10min

=0.015mol/L?min，V（NH₃）=0.03mol/L?min；
從11min起其它條件不變，壓縮容器的體積為1L，壓強增大，平衡正向進行，瞬間氮氣物質(zhì)的量不變，隨平衡正向進行，氮氣物質(zhì)的量減小，則n（N₂）的變化曲線
d符合；
故答案為：0.03mol/L?min；d；
③圖3表示平衡時氨氣含量與氫氣起始物質(zhì)的量關系，曲線上各點都處于平衡狀態(tài)，故a、b、c都處于平衡狀態(tài)，達平衡后，增大氫氣用量，氮氣的轉化率增大，故a、b、c三點中，c的氮氣的轉化率最高；
由圖3可知，氫氣的起始物質(zhì)的量相同時，溫度T₁平衡后，氨氣的含量更高，該反應為放熱反應，降低溫度平衡向正反應移動，故溫度T₁＜T₂，溫度越高化學平衡越低，故K₁＞K₂；
故答案為：c；＜；
（3）若將等物質(zhì)的量的SO₂與NH₃溶于水充分反應，所得溶液呈酸性，c（OH^-）=c（H⁺），電解質(zhì)溶液中存在電荷守恒c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（OH^-）+c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）得到：c（H⁺）-c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺），
故答案為：酸；c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺）．

點評：本題考查了蓋斯定律的計算、化學反應和化學平衡影響因素的分析判斷，圖象分析和平衡常數(shù)變化是解題關鍵，題目難度中等．