题目内容

11．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1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（填字母编号）．
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2表示在此反应过程中的能量的变化，图3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4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K=$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$，升高温度，平衡常数减小（填“增大”或“减小”或“不变”）．
②由图3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4a、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“＜”）
（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，所得溶液中c（H+）-c（OH-）=c（HSO3-）+2c（SO32-）-c（NH4+）（填写表达式）（已知：H2SO3：Ka1=1.7×10-2，Ka2=6.0×10-8，NH3•H2O：Kb=1.8×10-5）．

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，据此解答；
（3）依据溶液中电荷守恒分析．

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=$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$，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：$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$；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；＜；
（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（SO32-）得到：c（H+）-c（OH-）=c（HSO3-）+2c（SO32-）-c（NH4+），故答案为：酸；c（HSO3-）+2c（SO32-）-c（NH4+）．

点评 本题考查了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．

练习册系列答案
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1．实验室中用苯甲醛制备苯甲醇和苯甲酸，已知反应原理如图1：
苯甲醛易被空气氧化；苯甲醇的沸点为205.3℃；苯甲酸的熔点121.7℃，沸点249℃，溶解度0.34g（常温）；乙醚的沸点34.8℃，难溶于水．制备苯甲醇和苯甲酸的主要过程如图2：

（1）混合苯甲醛、氢氧化钾和水应选用的仪器是A（填序号）．
A．带胶塞的锥形瓶          B．烧杯         C．容量瓶
（2）操作I的名称是萃取、分液．
（3）操作II的名称是蒸馏，产品甲的成分是苯甲醇．
（4）操作III的名称是过滤，产品乙是苯甲酸．
（5）在使用图3所示的仪器的操作中，温度计水银球x的放置位置为b（填图标a、b、c、d）．控制蒸气的温度为34.8℃．
2．一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：A（g）+2B（g）?3C（g），若反应开始时充入2molA和1molB，达到平衡后A的体积分数为a%，其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数大于a%的是（　　）
A．3molCB．1molA，1molB，1molHe
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19．用括号内的试剂和方法除去下列各物质的少量杂质，不正确的是（　　）
A．肥皂中含有甘油（氯化钠、盐析）B．乙醇中含有水（氧化钙、蒸馏）
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6．由丙烯经下列反应可得到高分子化合物G． G是常用的塑料．

请回答下列问题：
（1）B的名称是（系统命名）1，2-丙二醇，C中官能团的名称是羰基、醛基．
（2）①～⑤步反应中属于加成反应的有①⑤（填编号）．
（3）写出以下化学方程式：
①B转化为C的化学方程式是；
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（4）D有多种同分异构体，写出含有醛基的链状酯的结构简式为HCOOCOCH3、HCOOCH2CHO、HCOCOOCH3．
16．过氧化氢（H2 02）为淡蓝色粘稠液体，是中学常见试剂．
（1）H2O2含有的共价键类型为非极性键、极性键．
（2）H2O2能与水任意比混合，且纯净的H2O2具有较高的沸点，这可能与H2O2与水以及H202分子间能形成氢键  有关．
（3）实验室可用稀硫酸与Ba02反应来制取H2 O2，该反应的化学方程式为H2SO4+BaO2=BaSO4↓+H2O2
（4）经测定H2O2为二元弱酸，酸性比碳酸还弱，不稳定易分解．已知Na2O2中通人干燥的C02不反应，但通人潮湿的CO2却可以产生O2，试用化学方程式表示这一过程Na2O2+CO2+H2O=Na2CO3+H2O2 2H2O2=2H2O+O2↑．
（5）现有一份H202溶液，某学习小组想测定其浓度，查阅资料得知方法如下：用移液管吸取10.00mL的H2O2样品，置于100ml）容量瓶中，加水稀释至刻度线，取25．OOmL溶液置于锥形瓶再加入lOmL 3mol/L的稀硫酸（过量），用0.02mol/L的标准浓度的KMnO4溶液滴定，所用体积为20.00ml，则上述滴定过程发生的离子反应方程式为2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++8H2O+5O2↑，原H2O2溶液的浓度为13.6  g/L．
3．对化学反应限度的叙述中错误的是（　　）
A．任何可逆反应都有一定的限度
B．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等
C．化学反应的限度与时间的长短无关
D．改变外界条件，化学反应的限度不可能改变
20．已知：铅蓄电池总的化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4=2H2O+2PbSO4；镍镉碱性充电电池在放电时，其正极反应为：2NiO（OH）+2H2O+2e-=2Ni（OH）2+2OH-
负极反应为：Cd+2OH--2e-=Cd（OH）2
铅蓄电池使用（放电）一段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用．镍镉碱性充电电池使用（放电）到后期，当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继续使用．回答下列问题：
（1）铅蓄电池在放电时的负极反应为Pb+SO42--2e-=PbSO4，其在充电时阳极反应为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+；
（2）镍镉碱性充电电池在充电时的总反应的化学方程式为Cd（OH）2+2Ni（OH）2=Cd+2NiO（OH）+2H2O；
（3）上述两种电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变的主要原因可能是铅蓄电池放电时离子浓度减小，而镍镉电池放电时离子浓度不变；
（4）如果铅蓄电池在放电时回路中有2mol电子转移时，消耗H2SO42mol．
1．将海水淡化与浓海水资源结合起来是综合利用海水的重要途径．
（1）先把浓海水中溴离子氧化成Br2，再利用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br2，用纯碱来吸收，Br2又变成化合态溴，这样做的目的是使Br2富集．利用纯碱吸收溴单质的主要反应式是：Br2+Na2CO3+H2O→NaBr+NaBrO3+NaHCO3则纯碱吸收了6molBr2时，转移的电子为10mol
（2）从浓海水中生产镁单质的一段工艺流程如图：

又知浓海水的主要成分如下表：
离子Na+Mg2+Cl-SO42-
浓度/（g/L）63.728.8144.646.4
①该工艺过程中，产品1中一定含有的离子是钙离子和硫酸根离子，产品2的化学式为Mg（OH）2．
②1m3浓海水最多可得产品2的质量为69.60 kg．
（3）工业生产镁单质的化学方程式为MgCl2（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl2↑．
（4）从海水中提取出的氯化钠可用于氯碱工业，则氯碱工业主要反应原理的离子方程式为2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑．

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