Question

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），混合体系中SO₃的百分含量和温度的关系如图1所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）．根据图示回答下列问题，
①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的△H＜0；若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通人氦气，平衡

 

移动（填“向左”或“向右”）
②若温度为T₁、T₂，反应的平衡常数分别为K₁，K₂，则K₁

 

K₂；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和H₂反应生成lmolNH₃过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学方程式：

 

（△H的数值用含字母Q₁、Q₂的代数式表示）
②氨气溶于水得到氨水，在25℃下，将a mol?L^-1的氨水与b mol?L^-1的盐酸等体积混合，反应后溶液显中性，则c（NH₄⁺）=c（Cl^-）请写出氨水的电离平衡常数表达式为

 

，并用含a和b的代数式表示出该混合溶液中氨水的电离平衡常数为

 

．
（3）若在某浓度的氯化钡溶液VmL中，加入一定体积、物质的量浓度为0.0500mol/L的稀硫酸时，两者恰好完全反应，此时溶液的pH=3．试求：
①加入稀硫酸的体积

 

 （用含V的计算式表示，设溶液混合时体积变化忽略不计）；
②原氯化钡溶液的物质的量浓度．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,化学平衡的影响因素,弱电解质在水溶液中的电离平衡,酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，体积应增大，反应混合物各组分的浓度降低，等效为降低压强，压强降低平衡向体积增大方向移动；
②由图可知，温度越高，混合体系中SO₃的百分含量越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，据此判断；D状态未达平衡，混合体系中SO₃的百分含量小于平衡时的，反应向正反应进行建立平衡；
（2）①由图求出N₂和H₂反应生成1molNH₃的反应热，再根据热化学反应方程式的书写要求解答；
②氨水的电离平衡常数为电离出离子的浓度积与溶质浓度的比值；
（3）①氯化钡与硫酸反应生成硫酸钡与HCl，反应中氢离子的物质的量不变，设加入稀硫酸的体积为xmL，利用氢离子物质的量列方程计算；
②氯化钡与硫酸反应生成硫酸钡与HCl，氯化钡的物质的量等于硫酸的物质的量，令氯化钡的浓度为ymol/L，列方程计算．

解答： 解：（1）①恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，体积应增大，反应混合物各组分的浓度降低，等效为降低压强，压强降低平衡向体积增大方向移动，即向左移动，故答案为：向左；
②由图可知，温度越高，混合体系中SO₃的百分含量越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，K值减小，故平衡常数K₁＞K₂，D状态未达平衡，混合体系中SO₃的百分含量小于平衡时的，反应向正反应进行建立平衡，所以V_正＞V_逆，
故答案为：＞；＞；
（2）①由图可知，N₂和H₂反应生成1molNH₃放出的热量为（Q₂-Q₁）kJ，该反应的热化学反应方程式为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（Q₂-Q₁）kJ?mol^-1，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（Q₂-Q₁）kJ?mol^-1．
②根据氨水的电离平衡常数为电离出离子的浓度积与溶质浓度的比值，则氨水中的电离常数为K=

c(NH4+)?c(H+)

c(NH 3?H 2O)

，将a mol?L^-1的氨水与b mol?L^-1的盐酸等体积混合，反应后溶液显中性，则c（NH₄⁺）=c（Cl^-），则c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7，
K=

c(NH4+)?c(H+)

c(NH 3?H 2O)

=

10 -7b

a-b

，
故答案为：K=

c(NH4+)?c(H+)

c(NH 3?H 2O)

；

10 -7b

a-b

；
（3）①氯化钡与硫酸反应生成硫酸钡与HCl，反应中氢离子的物质的量不变，设加入稀硫酸的体积为xmL，利用氢离子物质的量列方程，则：
0.001mol/L×（V+x）mL=xmL×0.05mol/L×2，
解得x=

V

99

，
故答案：

V

99

mL；
②氯化钡与硫酸反应生成硫酸钡与HCl，氯化钡的物质的量等于硫酸的物质的量，令氯化钡的浓度为ymol/L，则：
ymol/L×VmL=0.05mol/L×

V

99

mL
解得 y=5.05×10^-4，
答：原氯化钡溶液的物质的量浓度为5.05×10^-4mol/L．

点评：本题考查化学平衡、热化学方程式及读图能力，根据方程式的计算等，难度中等，侧重对学生基础知识的考查，注意反应中氢离子、氯离子的物质的量不变，（2）中用字母表示反应热数值，符号的确定容易忽略，为易错点．