Question

【題目】（11分）運用化學反應原理研究氮、硫等單質及其化合物的反應有重要意義。

（1）硫酸生產過程中2SO2(g)＋O2(g）2SO3(g)，平衡混合體系中SO3 的百分含量和溫度的關系如圖所示，根據圖回答下列問題：

①2SO2(g)+O2(g）2SO3(g)的△H________0（填“>”或“<”），

②一定條件下，將SO2與O2以體積比2:1置于一體積不變的密閉容器中發生以上反應，能說明該反應已達到平衡的是________。

a．體系的密度不發生變化

b．SO2與SO3的體積比保持不變

c．體系中硫元素的質量百分含量不再變化

d．單位時間內轉移4 mol 電子，同時消耗2 mol SO3

e．容器內的氣體分子總數不再變化

（2）一定的條件下，合成氨反應為：N2(g)+3H2(g）2NH3(g)。圖1表示在此反應過程中的能量的變化，圖2表示在2L的密閉容器中反應時N2的物質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的量對此反應平衡的影響。

①該反應的平衡常數表達式為 ，升高溫度，平衡常數 （填“增大”或“減小”或“不變”）。

②由圖2信息，計算0~10min內該反應的平均速率v(H2)= ，從11min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圖3 a、b、c三點所處的平衡狀態中，反應物N2的轉化率最高的是 點，溫度T1 T2（填“>”或“=”或“<”）

Answer 1

【答案】（1）①< ②b、e

（2）① 減小 ②0．045mol/(L·min） d ③c <

【解析】

試題分析：（1）①根據圖像可知，隨溫度升高，三氧化硫的含量降低，說明升高溫度，平衡逆向移動，所以正向是放熱反應，△H <0；

②a、該裝置為一體積不變的密閉容器，氣體的總質量不變，則氣體的密度始終不變，所以體系的密度不發生變化的狀態不一定是平衡狀態，錯誤；b、平衡時，各物質的含量保持不變，則二氧化硫與三氧化硫的體積比保持不變，正確；c、根據元素守恒，S元素的質量始終不變，則S元素的質量分數始終不變，不能判斷為平衡狀態，錯誤；d、單位時間內轉移4 mol 電子，說明有2mol的二氧化硫或三氧化硫消耗或生成，不能判斷反應的方向，所以不能判斷平衡狀態，錯誤；e、因為該反應是氣體的分子數發生變化的可逆反應，所以容器內的氣體分子總數不再變化的狀態為平衡狀態，正確，答案選be；

(2）①根據平衡常數的定義，可知合成氨反應的平衡常數為；根據圖1可知該反應是放熱反應，所以溫度升高，平衡逆向移動，則平衡常數減小 ；

②由圖2信息， 0~10min內氮氣的物質的量減少0．6mol-0．3mol=0．3mol，則氫氣的物質的量應減少0．9mol，則該反應的平均速率v(H2)=0．9mol/2L/10min=0．045mol/(L·min） ；壓縮容器的體積為1L時，壓強增大，則平衡正向移動，氮氣的物質的量減少，所以選擇d曲線；

③增大氫氣的物質的量，則平衡會正向移動，氮氣的轉化率增大，a、b、c三點比較，c點氫氣的物質的量最大，所以c點氮氣的轉化率最大；當氫氣的物質的量不變時，溫度從T1變為T2時，氨氣的含量減少，說明平衡逆向移動，逆向為吸熱反應，所以從T1變為T2為升高溫度，T1 <T2。