Question

运用化学反应原理研究氮、硫等单质及其化合物的性质有重要意义．
（1）已知25℃时：xSO₂（g）+2xCO（g）=2XCO₂（g）+S_x（s）△H=axkJ/mol
2xCOS（g）+XSO₂（g）=2XCO₂（g）+3S_x（s）△H=bxkJ/mol．则25℃时COS（g）反应生成CO（g）、S_x（s）的热化学方程式是

 

．
（2）一定条件下，合成氨反应为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．图1表示该反应过程中能量变化，图2表示在2L的密闭容器中，反应过程中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．

①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=

 

．该反应的化学平衡常数表达式为

 

．
②由图2信息，计算0-10min内该反应的平均化学反应速率v（NH₃）=

 

，从1min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

 

（填“a”或“b”或“c”或“d”）
③由图3信息，a、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“=”或“＜”）
（3）若将等物质的量的SO₂与NH₃溶于水充分反应，所得溶液呈

 

性，所得溶液中c（H⁺）-c（OH^-）=

 

（填写粒子浓度表达式）（已知H₂SO₃：K_a1=1.7×10^-2，K_a2=6.0×10^-8，NH₃?H₂O：K_a=1.8×10^-5）．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学平衡的影响因素,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据盖斯定律，利用已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造出目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数进行相应的加减；
（2）①由图象1分析，反应是放热反应，根据焓变等于反应物键能之和减去生成物键能之和计算；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，据此解答；
（3）依据溶液中电荷守恒分析．

解答： 解：（1）①xSO₂（g）+2xCO（g）═2xCO₂（g）+S_x（s）△H=ax kJ/mol；
②2xCOS（g）+xSO₂（g）═2xCO₂（g）+3S_x（s）△H=bx kJ/mol，由盖斯定律，0.5x×（②-①）得：xCOS（g）=xCO（g）+S_x（s）△H=0.5x（b-a）kJ/mol，
故答案为：xCOS（g）=xCO（g）+S_x（s）△H=0.5x（b-a）kJ/mol；    
（2）①由图1知，氮气和氢气的能量大于氨气的能量，根据焓变等于反应物键能之和减去生成物键能之和，所以△H=508-600=-92kJ/mol；
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反应的平衡常数K=

c 2(NH 3)

c(N 2)c 3(H 2)

，故答案为：-92kJ/mol；

c 2(NH 3)

c(N 2)c 3(H 2)

；
②图象分析2L的密闭容器中，V（N₂）=

1

2

V（NH₃）=

0.6mol-0.3mol

2L 10min

=0.015mol/L?min，V（NH₃）=0.03mol/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：0.03mol/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；＜；
（3）若将等物质的量的SO₂与NH₃溶于水充分反应，所得溶液呈酸性，c（OH^-）=c（H⁺），电解质溶液中存在电荷守恒c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（OH^-）+c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）得到：c（H⁺）-c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺），
故答案为：酸；c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺）．

点评：本题考查了盖斯定律的计算、化学反应和化学平衡影响因素的分析判断，图象分析和平衡常数变化是解题关键，题目难度中等．