Question

【题目】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图所示，根据如图回答下列问题：

①2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的ΔH________0(填“>”或“<”)。

②一定条件下，将SO2与O2以体积比为2︰1置于一体积不变的密闭容器中发生反应，能说明该反应已达到平衡的是________(填选项字母)。

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分数不再变化

d．单位时间内转移4 mol电子，同时消耗2 mol SO3

e．容器内的气体分子总数不再变化

（2）一定条件下，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变化，图2表示在2 L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________，升高温度，平衡常数________(填“增大”“减小”或“不变”)。

②由图2信息，计算0～10 min内该反应的平均速率v(H2)________，从11 min起其他条件不变，压缩容器的体积为1 L，则n(N2)的变化曲线为________(填“a”“b”“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________点，温度T1________T2(填“>”“＝”或“<”)。

Answer 1

【答案】（13分，除标明外，每空2分）

（1）①<（1分） ②be

（2）①K＝c2(NH3)/[c(N2)×c3(H2)]（1分） 减小

②0.045 mol/(L·min) d

③c（1分） <

【解析】（1）①由题图可知，横轴代表温度，纵轴代表SO3的百分含量，随温度升高，SO3的百分含量减小，所以此反应的ΔH<0。②反应前后气体总质量不变，容器体积不变，所以密度不变不能说明反应已达到平衡，a错误；二氧化硫和三氧化硫的体积比保持不变说明已达反应平衡，b正确；体系中总质量不变，硫元素的质量不变，所以硫元素的质量分数不变不能说明反应已达平衡，c错误；单位时间内转移4 mol电子，同时消耗2 mol SO3，不能说明反应已达到平衡，d错误；此反应是一个反应前后气体分子总数不相等的反应，气体分子总数不变说明反应已达到平衡，e正确。

（2）①由反应的方程式得到平衡常数表达式：K＝c2(NH3)/[c(N2)×c3(H2)]，由图1可知，该反应的正反应为放热反应，所以升高温度，平衡常数减小。②0～10 min，N2的物质的量减小0.3 mol，则v(N2)＝＝0.015 mol/(L·min)，v(H2)＝0.045 mol/(L·min)。压缩容器的体积为1 L，缩小体积即增大压强，平衡正向移动，氮气的物质的量逐渐减小，所以表示氮气物质的量变化的曲线为d。③起始时n(H2)越大，N2的转化率越高；起始时n(H2)一定时，温度越高，平衡时NH3的百分含量越低。