Question

13．运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义（1）硫酸生产中，SO₂催化氧化生成SO₃； 2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），平衡时，混合体系中SO₃的百分含量和温度的关系如图1所示．根据图示回答下列问题：

①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的△H＜0（填“＞”或“＜”）；若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡向左移动（填“向左”“向右”或“不移动”）
②若温度为T₁、T₂，反应的平衡常数分别为K₁，K₂，则K₁＞K₂；温度为T₁时，反应进行到状态D时，v _正＞v_逆（填“＞”“＜”或“=”）
（2）氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，
①如图2是一定的温度和压强下N₂（g）和H₂（g）反应生成lmol NH₃（g）过程中能量变化示意图，图中E₁、E₂分别表示的意义是正反应的活化能、逆反应的活化能
②请写出工业合成氨的热化学方程式：$\frac{1}{2}$N_2（g）+$\frac{3}{2}$H_2（g）=NH_3（g）△H=（Q₁-Q₂）kJ/mol（△H的数值用含字母Q₁、Q₂的代数式表示）

Answer 1

分析 （1）①根据温度对化学平衡的影响结合图象分析该反应是放热反应还是吸热反应；
②根据T₁的T₂关系结合图象分析平衡的移动，根据反应物和生成物物质的量的改变引起化学平衡常数的改变判断K₁、K₂的关系；根据图象中曲线及曲线上、下方区域表示的含义分析，曲线表示平衡状态，曲线下方表示向正反应方向进行，曲线上方表示向逆反应方向进行；
（2）①根据能量变化示意图中能量数据的含义来回答；
②由图甲可知，N₂和H₂反应生成1molNH₃放出的热量为（Q₂-Q₁）kJ，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式．

解答 解：（1）①根据图象可知：升高温度，SO₃的平衡含量减少，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动．根据平衡移动原理：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，因此2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的正反应是放热反应，△H＜0；若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，则容器的容积扩大，物质的浓度减小，容器内气体的压强减小，平衡向气体体积增大的方向移动，因此平衡逆向移动．即向左移动，故答案为：＜；向左；
②由于升高温度，平衡逆向移动，所以若温度为T₁、T₂，反应的平衡常数分别为K₁，K₂，则K₁＞K₂；温度为T₁时，反应进行到状态D时，未达到平衡时的SO₃的浓度，所以反应正向进行，则v _正＞v_逆，故答案为：＞；＞；
（2）图示是一定的温度和压强下N₂（g）和H₂（g）反应生成lmol NH₃（g）过程中能量变化示意图，图中E₁ 表示的是正反应的活化能（或正反应发生需要的最低能量）；E₂表示的意义是E2：逆反应的活化能（或逆反应发生需要的最低能量），
故答案为：正反应的活化能；逆反应的活化能；
②根据图示可知每产生1mol NH₃（g）放出能量是（Q₂-Q₁）kJ，因此工业合成氨的热化学方程式是$\frac{1}{2}$N_2（g）+$\frac{3}{2}$H_2（g）=NH_3（g）△H=（Q₁-Q₂）kJ/mol，
故答案为：$\frac{1}{2}$N_2（g）+$\frac{3}{2}$H_2（g）=NH_3（g）△H=（Q₁-Q₂）kJ/mol．

点评 本题综合考查化学平衡的影响因素，化学平衡的计算与判断，为高考常见题型和高频考点，注意把握图象的分析与判断，本题还要注意反应热与焓变，把握活化能与反应热的关系，难度不大．