Question

15．概及其化合物的转化是资源利用和环境保护的重耍研究课题，下面是氮及氮的化合物的几种不同情况下的转化图1．


（1）已知：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）△H=-196.6kJ•mol^-1
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
则SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H-41.8kJ•mol^-1
（2）向绝热恒容密闭容器中通入SO₂和NO₂，一定条件下使反应 SO₂（g）+NO（g）?SO₃（g）+NO（g）达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图2所示．
反应在 c点未到（填“达到”或“未到”）平衡状态，若保持容器恒温恒容，在该容器中加入：1mol SO₂（g）和lmol NO₂（g），下列说法正确的是BD
A．若容器内气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态
B．不断增加SO₂的量可以提高NO₂的转化率
C．待反应达平衡后继续向容器中再通入QmolSO₂（g）和ImolNO₂（g），则平衡将正向移动，K值也将变大
D．待反应达平衡后通入氮气，则平衡将不移动
（3）反应I：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1，图3是反应I中平衡混合气中NH₃的体积分数随温度或压强变化的曲线，图中L（L₁、L₂）、X分别代表温度或压强．其中L代表的是温度．（填“温度”或“压强”），判断L₁、L₂的大小关系并说明理由L₁＜L₂，合成氨是放热反应升温平衡逆向进行氨气体积分数减小
（4）反应Ⅲ是利用图4所示装置电解制备NCl₃ （l氯的化合价为+1），其原理是：NH₄Cl+2HC1 $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑
①a接电源的正极（填“正”或“负”）．
②阳极反应式是3Cl^--6e^-+NH₄⁺=NCl₃+4H⁺．
（5）反应Ⅲ得到的NCl₃可以和NaClO₂制备C1O₂，同时生成NH₃，该反应的离子方程式是NCl₃+6ClO₂^-+3H₂O=6ClO₂+NH₃+3Cl^-+3OH^-．

Answer 1

分析 （1）依据盖斯定律和热化学方程式计算得到SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）反应的焓变；
（2）①由题意可知一个反应前后体积不变的可逆反应，由于容器恒容，因此压强不影响反应速率，所以在本题中只考虑温度和浓度的影响．结合图象可知反应速率先增大再减小，因为只要开始反应，反应物浓度就要降低，反应速率应该降低，但此时正反应却是升高的，这说明此时温度的影响是主要的，由于容器是绝热的，因此只能是放热反应，从而导致容器内温度升高反应速率加快；
②A．保持容器恒温恒容，气体质量不变，气体体积不变，密度始终不变；
B．两种反应物增大一种会提高另一种物质的转化率；
C．平衡常数随温度变化；
D．待反应达平衡后通入氮气，总压增大分压不变，平衡不动；
（3）升高温度，平衡向吸热的方向移动；增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动；
（4）①阴极与电源负极相连，阳极与电源正极相连；
②阴极电极反应为氢离子得电子生成氢气，用总反应减掉阴极反应得阳极反应；
（5）反应III得到的NCl₃可以和NaClO₂制备 ClO₂，同时生成NH₃，根据氧化还原化合价升降原理，Cl元素化合价有升高和讲点，根据得失电子守恒配平反应，
故答案为：NCl₃+6ClO₂^-+3H₂O=6ClO₂+NH₃+3Cl^-+3OH^-．

解答 解：（1）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）△H=-196.6kJ•mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
盖斯定律计算（①-②）×$\frac{1}{2}$得到，SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8KJ/mol，
故答案为：41.8；
（2）化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡，
A．保持容器恒温恒容，气体质量不变，气体体积不变，密度始终不变，若容器内气体密度恒定时，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；
B．不断增加SO₂的量可以提高NO₂的转化率，故B正确；
C．待反应达平衡后继续向容器中再通入QmolSO₂（g）和ImolNO₂（g），则平衡将正向移动，K值不变，故C错误；
D．待反应达平衡后通入氮气，总压增大分压不变，平衡不移动，故D正确；
故答案为：未到；BD；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1为放热反应，若升高温度平衡逆向移动，前期的体积分数减小，与图象矛盾；若增大压强，平衡向正向移动，氨气的体积分数增大，故改变条件为压强，L为温度，压强相同时，温度升高，平衡逆向移动，氨的体积分数减小，L₁＜L₂，
故答案为：温度；L₁＜L₂；合成氨的反应是放热反应，压强相同时，温度升高，平衡逆向移动，氨的体积分数减小；
（4）①b极产生氢气，为阴极，与电源负极相连，a极为阳极与电源正极相连，
故答案为：正；
②阴极电极反应为氢离子得电子生成氢气，用总反应减掉阴极反应得阳极反应式，3Cl^--6e^-+NH₄⁺=NCl₃+4H⁺，
故答案为：3Cl^--6e^-+NH₄⁺=NCl₃+4H⁺；
（5）反应III得到的NCl₃可以和NaClO₂制备 ClO₂，同时生成NH₃，根据氧化还原化合价升降原理，Cl元素化合价有升高和讲点，根据得失电子守恒配平反应，
故答案为：NCl₃+6ClO₂^-+3H₂O=6ClO₂+NH₃+3Cl^-+3OH^-．

点评 本题考查了化学反应速率、化学平衡影响因素、原电池反应等知识点，主要是反应能量变化的计算，要求正确书写方程式，学生需有扎实的基础，试题难度中等．