Question

13．運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、硫、氯、碘等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義（1）硫酸生產(chǎn)中，SO₂催化氧化生成SO₃； 2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），平衡時(shí)，混合體系中SO₃的百分含量和溫度的關(guān)系如圖1所示．根據(jù)圖示回答下列問(wèn)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氦氣，平衡向左移動(dòng)（填“向左”“向右”或“不移動(dòng)”）
②若溫度為T(mén)₁、T₂，反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K₁，K₂，則K₁＞K₂；溫度為T(mén)₁時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D時(shí)，v _正＞v_逆（填“＞”“＜”或“=”）
（2）氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用，
①如圖2是一定的溫度和壓強(qiáng)下N₂（g）和H₂（g）反應(yīng)生成lmol NH₃（g）過(guò)程中能量變化示意圖，圖中E₁、E₂分別表示的意義是正反應(yīng)的活化能、逆反應(yīng)的活化能
②請(qǐng)寫(xiě)出工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式：$\frac{1}{2}$N_2（g）+$\frac{3}{2}$H_2（g）=NH_3（g）△H=（Q₁-Q₂）kJ/mol（△H的數(shù)值用含字母Q₁、Q₂的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響結(jié)合圖象分析該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)；
②根據(jù)T₁的T₂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；根據(jù)圖象中曲線及曲線上、下方區(qū)域表示的含義分析，曲線表示平衡狀態(tài)，曲線下方表示向正反應(yīng)方向進(jìn)行，曲線上方表示向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；
（2）①根據(jù)能量變化示意圖中能量數(shù)據(jù)的含義來(lái)回答；
②由圖甲可知，N₂和H₂反應(yīng)生成1molNH₃放出的熱量為（Q₂-Q₁）kJ，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式．

解答 解：（1）①根據(jù)圖象可知：升高溫度，SO₃的平衡含量減少，說(shuō)明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．根據(jù)平衡移動(dòng)原理：升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，因此2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0；若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，則容器的容積擴(kuò)大，物質(zhì)的濃度減小，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)，因此平衡逆向移動(dòng)．即向左移動(dòng)，故答案為：＜；向左；
②由于升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，所以若溫度為T(mén)₁、T₂，反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K₁，K₂，則K₁＞K₂；溫度為T(mén)₁時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D時(shí)，未達(dá)到平衡時(shí)的SO₃的濃度，所以反應(yīng)正向進(jìn)行，則v _正＞v_逆，故答案為：＞；＞；
（2）圖示是一定的溫度和壓強(qiáng)下N₂（g）和H₂（g）反應(yīng)生成lmol NH₃（g）過(guò)程中能量變化示意圖，圖中E₁ 表示的是正反應(yīng)的活化能（或正反應(yīng)發(fā)生需要的最低能量）；E₂表示的意義是E2：逆反應(yīng)的活化能（或逆反應(yīng)發(fā)生需要的最低能量），
故答案為：正反應(yīng)的活化能；逆反應(yīng)的活化能；
②根據(jù)圖示可知每產(chǎn)生1mol NH₃（g）放出能量是（Q₂-Q₁）kJ，因此工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式是$\frac{1}{2}$N_2（g）+$\frac{3}{2}$H_2（g）=NH_3（g）△H=（Q₁-Q₂）kJ/mol，
故答案為：$\frac{1}{2}$N_2（g）+$\frac{3}{2}$H_2（g）=NH_3（g）△H=（Q₁-Q₂）kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查化學(xué)平衡的影響因素，化學(xué)平衡的計(jì)算與判斷，為高考常見(jiàn)題型和高頻考點(diǎn)，注意把握?qǐng)D象的分析與判斷，本題還要注意反應(yīng)熱與焓變，把握活化能與反應(yīng)熱的關(guān)系，難度不大．