Question

運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、硫等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義

（1）硫酸生產(chǎn)過程中2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），平衡混合體系中SO₃的百分含量和溫度的關(guān)系如圖1示，根據(jù)圖回答下列問題：
①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的△H

 

0（填“＞”或“＜”），若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氬氣，該反應(yīng)的正反應(yīng)速率將

 

（填“增大”“減小”或“不變”）；
②若A、C兩點(diǎn)反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K₁，K₂，則K₁

 

K₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）圖2是一定的溫度和壓強(qiáng)下工業(yè)上合成1molNH₃過程中能量變化示意圖．
①請寫出工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式

 

（△H的數(shù)值用含字母Q₁、Q₂的代數(shù)式表示）
②氨氣溶于水得到氨水，在25℃下，將a mol?L^-1的鹽酸與b mol?L^-1的氨水等體積混合，反應(yīng)后溶液顯中性，則c（Cl^-）

 

c （NH₄⁺）（填“＞”、“＜”或“=”）；用含a和b的代數(shù)式表示出該混合溶液中氨水的電離平衡常數(shù)

 

．

Answer 1

分析：（1）①由圖可知，溫度越高SO₃的含量越低，即升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)；恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氬氣，體積膨脹，反應(yīng)物濃度減��；
②根據(jù)T₁和T₃關(guān)系結(jié)合圖象分析平衡的移動(dòng)，根據(jù)反應(yīng)物和生成物物質(zhì)的量的改變引起化學(xué)平衡常數(shù)的改變判斷K₁、K₂的關(guān)系；
（2）①由圖求出N₂和H₂反應(yīng)生成1molNH₃的反應(yīng)熱，再根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫解答；
②根據(jù)電荷守恒判斷溶液中c（NH⁺₄）、c（Cl^-）的相對大小；
溶液中存在平衡NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，根據(jù)溶液的pH值計(jì)算溶液中c（OH^-），根據(jù)氯離子濃度計(jì)算c（NH₄⁺），利用物料守恒計(jì)算溶液中c（NH₃．H₂O），代入NH₃?H₂O的電離常數(shù)表達(dá)式計(jì)算．

解答：解：（1）①由圖可知，溫度越高SO₃的含量越低，即升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0，恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氬氣，體積膨脹，反應(yīng)物濃度減小，正反應(yīng)速率減小，
故答案為：＜；減��；
②該反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以生成物的濃度減小，反應(yīng)物的濃度增大，平衡常數(shù)減小，所以K₁＞K₂，故答案為：＞；
（2）①由圖可知，N₂和H₂反應(yīng)生成1molNH₃放出的熱量為（Q₂-Q₁）kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（Q₂-Q₁）kJ?mol^-1，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（Q₂-Q₁）kJ?mol^-1；
②根據(jù)電荷守恒有c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），由于c（H⁺）=c（OH^-），故c（NH₄⁺）=c（Cl^-），溶液呈中性，故溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=

1

2

×bmol?L^-1=0.5bmol?L^-1，故混合后溶液中c（NH₃．H₂O）=

1

2

×amol?L^-1-0.5bmol?L^-1=（0.5a-0.5b）mol/L，NH₃?H₂O的電離常數(shù)K_b=

10-7×0.5b

0.5a-0.5b

=

10-7b

a-b

，
故答案為：=；

10-7b

a-b

．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡移動(dòng)、平衡圖象、熱化學(xué)方程式、弱堿電離常數(shù)的計(jì)算等，難度不大，注意影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素是解題的關(guān)鍵．