Question

6．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右图所示，根据图甲回答下列问题：

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be．
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 SO₃
e．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$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）．{c}^{3}（{H}_{2}）}$，升高温度，平衡常数减小（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）=0.045mol/（L•min），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d （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c 点，温度T₁＜T₂（填“＞”或“=”或“＜”）

Answer 1

分析 （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；
②根据反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量也不变；
（2）①由图象1分析，反应是放热反应，依据化学方程式和平衡常数概念分析写出表达式；
②分析图象变化量，计算氮气的反应速率，结合反应速率之比等于系数之比计算得到氢气速率，依据化学反应速率概念计算得到，缩体积，增大压强，平衡向正反应移动，改变瞬间n（N₂）不变，达平衡是n（N₂）减小；
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，达平衡后，增大氢气用量，氮气的转化率增大；
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．

解答 解：（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），反应气体体积减小，气体质量不变，
a．2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反应气体体积减小，气体质量不变，体系的密度不发生变化，所以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，反应达到平衡状态，故b正确；
c．2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），气体质量不变，S元素质量不变，体系中硫元素的质量百分含量不再变化，不能说明反应达到平衡状态，故c错误；
d．任何状态下，单位时间内转移4mol 电子，同时消耗2mol SO₃，不能说明反应达到平衡状态，故d错误；
e．容器内的气体分子总数不再变化，说明各物质的浓度不变，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=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）．{c}^{3}（{H}_{2}）}$，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：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）．{c}^{3}（{H}_{2}）}$；减小；
②图象分析2L的密闭容器中，V（N₂）=$\frac{1}{3}$V（H₂）=$\frac{\frac{0.6mol-0.3mol}{2L}}{10min}$=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；＜．

点评 本题考查化学平衡有关计算，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，图象分析和平衡常数判断是解本题关键，题目难度中等．