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．
Ⅰ．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．若温度为T₁、T₂，反应的平衡常数分别为K₁、K₂，则K₁

＞

K₂；若反应进行到状态D时，v_正

＞

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若在恒温、恒容条件下向上述平衡体系中通He，V_正

不变

（填“增大”、“减小”或“不变”）；平衡

不

移动（填“向左”、“向右”或“不”）．
③若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，V_正

减小

，V_逆

减小

；平衡

向左

移动．
Ⅱ．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是N₂和H₂反应生成1molNH₃过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学反应方程式：

N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-2（b-a）kJ?mol^-1

（△H的数值用含字母a、b的代数式表示）．
②工业合成氨的反应为N₂（g）+3H₂（g） 

催化剂

高温

2NH₃（g）．在一定温度下，将一定量的N₂和H₂通入到体积为1L的密闭容器中达到平衡后．改变下列条件，能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是

AB

．
A、增大压强    B、增大反应物的浓度   C、使用催化剂     D、降低温度
③工业合成氨的反应为N₂（g）+3H₂（g）

催化剂

高温

2NH₃（g）．设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol N₂（g）和1.60mol H₂（g）．反应在一定条件下达到平衡时，NH₃的体积分数为

4

7

．计算：该条件下N₂（g）+3H₂（g） 

催化剂

高温

2NH₃（g）的平衡常数为

200

；N₂的平衡转化率为

66.7%

．
④已知化学反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；其化学平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

400℃时，在2L的密闭容器中2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g） 的化学平衡常数K的值为

2

．当测得NH₃和N₂、H₂的物质的量分别为12mol和8mol、4mol时，则该反应的v_正（N₂）

大于

v_逆（N₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

分析：Ⅰ．①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，升高温度向吸热反应方向移动；
②氦气不参与化学反应，体积不变，气体的浓度不变，反应速率不变，以此判断；
③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；
Ⅱ．①根据热化学反应方程式的书写规则书写，书写时注意表明物质的状态，反应热=反应物吸收的能量-生成物放出的能量，注意反应热与反应方程式有关；
②平衡常数只与温度有关，催化剂不能改变平衡状态；
③根据反应N₂（g）+3H₂（g）

催化剂

高温

2NH₃（g）可计算平衡时各物质的浓度，根据平衡常数的表达式计算平衡常数，进而可计算转化率；
④可逆反应的平衡常数互为倒数关系，计算某时刻时各物质的浓度幂与平衡常数比较，可判断反应方向．

解答：解：Ⅰ．①该反应是一个气体体积减小的反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，升高温度时，SO₃（g）的含量降低，说明平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，△H＜0；升高温度平衡向你反应方向移动，则平衡常数减小，所以K₁＞K₂；反应进行到状态D时，没有达到平衡状态，反应的趋势是向生成SO₃的方向进行，即向正反应方向移动，则
v_正＞v_逆，故答案为：＜；＞；＞；
②氦气不参与化学反应，体积不变，气体的浓度不变，反应速率不变，则平衡不移动，故答案为：不变；不；
③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，正逆反应速率都减小，压强降低平衡向体积增大方向移动，即向左移动，故答案为：减小；减小；向左
Ⅱ．①由图可知，N₂和H₂反应生成1molNH₃放出的热量为（b-a）kJ，该反应的热化学反应方程式为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（b-a）kJ?mol^-1，故答案为：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-2（b-a）kJ?mol^-1；
②平衡常数只与温度有关，催化剂不能改变平衡状态，故答案为：AB；
③N₂（g）+3H₂（g） 

催化剂

高温

2NH₃（g）
起始（mol/L）：0.3      0.8            0  
转化（mol/L）：x         3x            2x
平衡（mol/L）：0.3-x      0.8-3x         2x
则有

2x

0.3-x+0.8-3x+2x

=

4

7

，
x=0.2，
该条件下N₂（g）+3H₂（g） 

催化剂

高温

2NH₃（g）的平衡常数为

0．42

0.1×0．23

=200，
N₂的平衡转化率为

0.2

0.3

×100%=66.7%，
故答案为：200；66.7%；
④400℃时，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常数为0.5，即

c2(NH3)

c (N2)?c3(H2)

=0.5，则

c(N2)?c3(H2)

c2(NH3)

=2，即2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g） 的化学平衡常数K的值为2，
400℃时，在2L的密闭容器中当测得NH₃和N₂、H₂的物质的量分别为12mol和8mol、4mol时，
Q=

c(N2)?c3(H2)

c2(NH3)

=

4×23

62

=0.89＜2，没有到达平衡，此时反应向正反应方向移动，正反应速率大于逆反应速率，
故答案为：2；大于．

点评：本题考查了外界条件对化学平衡的影响、反应热的计算等知识点，难度不大，注意化学平衡常数只与温度有关，与其他物理量无关，把握利用三段式计算．