Question

3．（1）在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：
①H₂S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═SO₂（g）+H₂O（g）△H₁
②2H₂S（g）+SO₂（g）═$\frac{3}{2}$S₂（g）+2H₂O（g）△H₂
③H₂S（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═S（g）+H₂O（g）△H₃
④2S（g）═S₂（g）△H₄
则△H₄的正确表达式为$\frac{2}{3}$（△H₁+△H₂-3△H₃）．
（2）某可逆反应：X（g）+3Y（g）?2Z（g）平衡常数与温度关系如表所示：

温度/℃	360	440	520
K	0.036	0.010	0.0038

①根据上述数据判断，该可逆反应的正反应是放热（填“吸热”或“放热”）反应，理由是温度升高，平衡常数减小．
②为了增大X的转化率和反应速率，宜采用的措施是B．
A．升高温度           B．增大压强         C．加催化剂           D．分离Z
③在2L密闭容器中充入Z气体，在一定条件下进行反应．下列图1象不能表明该反应达到平衡状态的是A．

④440℃时，在2L密闭容器中，开始充入1mol X气体和3mol Y气体进行反应．在某时刻测得c（X）=0.45mol/L，此时，反应是否达到平衡状态否（填“是”或“否”），简述理由：此时浓度商Q=$\frac{{c}^{2}（Z）}{c（X）{c}^{3}（Y）}$=$\frac{0．{1}^{2}}{0.45×1.3{5}^{3}}$=0.0090＜K，平衡正向进行．
⑤在某容积固定的容器中进行上述反应，当X、Y起始物质的量一定时，仅改变一个外界条件对Z体积分数的影响如图2所示（曲线I为标准）：
ⅰ曲线Ⅱ改变的条件是升温．
ⅱ曲线Ⅲ改变的条件是加合适的催化剂．

Answer 1

分析 （1）H₂S（g）+O₂（g）═SO₂（g）+H₂O（g）△H₁①
2H₂S（g）+SO₂（g）═S₂（g）+2H₂O（g）△H₂ ②
H₂S（g）+O₂（g）═S（g）+H₂O（g）△H₃③，
将方程式$\frac{2}{3}$①+$\frac{2}{3}$②-③×2得2S（g）═S₂（g），△H₄进行相应的改变可得；
（2）①分析图表数据分析，平衡常数随温度升温减小，平衡逆向进行；
②增大X的转化率和反应速率，一是增大反应速率，平衡正向进行，依据影响反应速率和平衡移动原理分析判断；
③A、对于一定的化学反应，焓变和反应物、生成物的状态和量有关，与平衡移动无关；
B、反应前后气体质量不变，物质的量改变，依据M=$\frac{{m}_{总}}{{n}_{总}}$分析；
C、浓度不变是平衡的标志；
D、体积分数不变时平衡的标志；
④依据440℃时的平衡常数，结合此条件下的浓度商和平衡常数比较分析判断；
⑤i．分析曲线Ⅱ变化可知，达到平衡所需时间短，反应速率快，平衡状态Z的体积分数减小；
ii．图象分析曲线Ⅲ达到平衡时间短，达到平衡状态和曲线Ⅰ达到平衡状态的Z的含量相同，是相同的平衡状态．

解答 解：（1）H₂S（g）+O₂（g）═SO₂（g）+H₂O（g）△H₁①
2H₂S（g）+SO₂（g）═S₂（g）+2H₂O（g）△H₂ ②
H₂S（g）+O₂（g）═S（g）+H₂O（g）△H₃③，
将方程式$\frac{2}{3}$①+$\frac{2}{3}$②-③×2得2S（g）═S₂（g），△H₄=$\frac{2}{3}$×△H₁+$\frac{2}{3}$×△H₂-2×△H₃=$\frac{2}{3}$（△H₁+△H₂-3△H₃），故答案为：$\frac{2}{3}$（△H₁+△H₂-3△H₃）；
（2）①分析图表可知，平衡常数随温度升温减小，平衡逆向进行，正反应方向是放热反应；
故答案为：放热；温度升高，平衡常数减小；
②X（g）+3Y（g）?2Z（g），反应是气体体积减小的放热反应，为了增大X的转化率和反应速率，依据平衡移动原理分析；
A．升高温度，速率增大，平衡逆向进行X的转化率减小，故A不符合；        
B．增大压强，平衡正向进行，速率增大，A的转化率增大，故B正确；      
C．加催化剂加快反应速率，平衡不动A的转化率不变，故C不符合；         
D．分离Z，平衡正向进行，A的转化率增大，反应速率减小，故D不符合；
故答案为：B；
③在2L密闭容器中充入Z气体，在一定条件下进行反应，
A、对于一定的化学反应，焓变和反应物、生成物的状态和量有关，与平衡移动无关，图象不能说明反应达到平衡状态，故A符合；
B、反应前后气体质量不变，物质的量改变，依据M=$\frac{{m}_{总}}{{n}_{总}}$分析，气体摩尔质量不变，说明反应达到平衡，故B不符合；
C、图象表示，X的浓度不变，是平衡的标志，故C不符合；
D、Z的体积分数不变时说明平衡的标志，故D不符合；
故答案为：A；
④440℃时，平衡常数=0.010，在2L密闭容器中，开始充入1mol X气体和3mol Y气体进行反应．在某时刻测得c（X）=0.45mol•L^-1，物质的量为0.45mol•L^-1×2L=0.9mol，依据三段式列式计算
             X（g）+3Y（g）?2Z（g）
起始量（mol） 1       3        0
变化量（mol） 0.1    0.3      0.2
某时刻（mol） 0.9    2.7      0.2
浓度分别为c（X）=0.45mol/L，c（Y）=1.35mol/L，c（Z）=0.1mol/L
Q=$\frac{{c}^{2}（Z）}{c（X）{c}^{3}（Y）}$=$\frac{0．{1}^{2}}{0.45×1.3{5}^{3}}$═0.0090＜K，平衡正向进行；
故答案为：否；此时浓度商Q=$\frac{{c}^{2}（Z）}{c（X）{c}^{3}（Y）}$=$\frac{0．{1}^{2}}{0.45×1.3{5}^{3}}$=0.0090＜K，平衡正向进行；
⑤i分析曲线Ⅱ变化可知，达到平衡所需时间短，反应速率快，平衡状态Z的体积分数减小，分析影响反应速率因素可知反应是放热反应，升温平衡逆向进行，反应速率增大，平衡状态Z的体积分数减小；
故答案为：升温；
ii图象分析曲线Ⅲ达到平衡时间短，达到平衡状态和曲线Ⅰ达到平衡状态的Z的含量相同，是相同的平衡状态，改变的条件是加入了催化剂；
故答案为：加合适的催化剂．

点评 本题考查了化学平衡影响因素、平衡状态的标志、平衡建立过程的分析判断，平衡移动原理应用，图象分析解题关键，题目难度中等．