Question

運用化學反應原理研究氮、硫、氯、碘等單質及其化合物的反應有重要意義．
Ⅰ．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的百分含量和溫度的關系如圖1所示（曲線上任何一點都表示平衡狀態）．

根據圖示回答下列問題：
①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的△H

＜

0．若溫度為T₁、T₂，反應的平衡常數分別為K₁、K₂，則K₁

＞

K₂；若反應進行到狀態D時，v_正

＞

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若在恒溫、恒容條件下向上述平衡體系中通He，V_正

不變

（填“增大”、“減小”或“不變”）；平衡

不

移動（填“向左”、“向右”或“不”）．
③若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，V_正

減小

，V_逆

減小

；平衡

向左

移動．
Ⅱ．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業生產、生活中有著重要作用．
①如圖2是一定的溫度和壓強下是N₂和H₂反應生成1molNH₃過程中能量變化示意圖，請寫出工業合成氨的熱化學反應方程式：

N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-2（b-a）kJ?mol^-1

（△H的數值用含字母a、b的代數式表示）．
②工業合成氨的反應為N₂（g）+3H₂（g） 

催化劑

高溫

2NH₃（g）．在一定溫度下，將一定量的N₂和H₂通入到體積為1L的密閉容器中達到平衡后．改變下列條件，能使平衡向正反應方向移動且平衡常數不變的是

AB

．
A、增大壓強    B、增大反應物的濃度   C、使用催化劑     D、降低溫度
③工業合成氨的反應為N₂（g）+3H₂（g）

催化劑

高溫

2NH₃（g）．設在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60mol N₂（g）和1.60mol H₂（g）．反應在一定條件下達到平衡時，NH₃的體積分數為

4

7

．計算：該條件下N₂（g）+3H₂（g） 

催化劑

高溫

2NH₃（g）的平衡常數為

200

；N₂的平衡轉化率為

66.7%

．
④已知化學反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；其化學平衡常數K與溫度T的關系如下表：

T/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

400℃時，在2L的密閉容器中2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g） 的化學平衡常數K的值為

2

．當測得NH₃和N₂、H₂的物質的量分別為12mol和8mol、4mol時，則該反應的v_正（N₂）

大于

v_逆（N₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

分析：Ⅰ．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，升高溫度向吸熱反應方向移動；
②氦氣不參與化學反應，體積不變，氣體的濃度不變，反應速率不變，以此判斷；
③恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應增大，反應混合物各組分的濃度降低；
Ⅱ．①根據熱化學反應方程式的書寫規則書寫，書寫時注意表明物質的狀態，反應熱=反應物吸收的能量-生成物放出的能量，注意反應熱與反應方程式有關；
②平衡常數只與溫度有關，催化劑不能改變平衡狀態；
③根據反應N₂（g）+3H₂（g）

催化劑

高溫

2NH₃（g）可計算平衡時各物質的濃度，根據平衡常數的表達式計算平衡常數，進而可計算轉化率；
④可逆反應的平衡常數互為倒數關系，計算某時刻時各物質的濃度冪與平衡常數比較，可判斷反應方向．

解答：解：Ⅰ．①該反應是一個氣體體積減小的反應，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，升高溫度時，SO₃（g）的含量降低，說明平衡向逆反應方向移動，所以正反應是放熱反應，△H＜0；升高溫度平衡向你反應方向移動，則平衡常數減小，所以K₁＞K₂；反應進行到狀態D時，沒有達到平衡狀態，反應的趨勢是向生成SO₃的方向進行，即向正反應方向移動，則
v_正＞v_逆，故答案為：＜；＞；＞；
②氦氣不參與化學反應，體積不變，氣體的濃度不變，反應速率不變，則平衡不移動，故答案為：不變；不；
③恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應增大，反應混合物各組分的濃度降低，等效為降低壓強，正逆反應速率都減小，壓強降低平衡向體積增大方向移動，即向左移動，故答案為：減小；減小；向左
Ⅱ．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（b-a）kJ?mol^-1，故答案為：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-2（b-a）kJ?mol^-1；
②平衡常數只與溫度有關，催化劑不能改變平衡狀態，故答案為：AB；
③N₂（g）+3H₂（g） 

催化劑

高溫

2NH₃（g）
起始（mol/L）：0.3      0.8            0  
轉化（mol/L）：x         3x            2x
平衡（mol/L）：0.3-x      0.8-3x         2x
則有

2x

0.3-x+0.8-3x+2x

=

4

7

，
x=0.2，
該條件下N₂（g）+3H₂（g） 

催化劑

高溫

2NH₃（g）的平衡常數為

0．42

0.1×0．23

=200，
N₂的平衡轉化率為

0.2

0.3

×100%=66.7%，
故答案為：200；66.7%；
④400℃時，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常數為0.5，即

c2(NH3)

c (N2)?c3(H2)

=0.5，則

c(N2)?c3(H2)

c2(NH3)

=2，即2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g） 的化學平衡常數K的值為2，
400℃時，在2L的密閉容器中當測得NH₃和N₂、H₂的物質的量分別為12mol和8mol、4mol時，
Q=

c(N2)?c3(H2)

c2(NH3)

=

4×23

62

=0.89＜2，沒有到達平衡，此時反應向正反應方向移動，正反應速率大于逆反應速率，
故答案為：2；大于．

點評：本題考查了外界條件對化學平衡的影響、反應熱的計算等知識點，難度不大，注意化學平衡常數只與溫度有關，與其他物理量無關，把握利用三段式計算．