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．
氨气是一种重要的化工原料，自1913年工业合成氨投产以来，合成氨工业不断发展，氨又可以进一步制备硝酸，在工业上可进行连续生产．请回答下列问题：
（1）在微电子工业中，氨水可作H₂O₂的清除剂，产物不污染环境．该反应的化学方程式为：

 

．
（2）在一定条件下，合成塔中氮气和氢气的起始浓度分别为amol?L^-1和bmol?L^-1，反应为：N₂+3H₂?2NH₃，氨气的浓度随时间变化如图所示．在10min时采取的措施是

 

，点A的平衡常数K

 

B点的平衡常数（填“＜”、“＞”或“=”）．该反应的平衡常数表达式K=

 

．
（3）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，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K=

 

．
Ⅱ工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO₂转化为SO₃是一个关键步骤．压强及温度对SO₂转化率的影响如表（原料气各成分的体积分数为：SO₂7%，O₂11%，N₂82%）：

压强/MPa转化率/%温度/℃	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9
500	93.5	96.9	97.8	99.3
600	73.7	85.8	89.5	96.4

（4）已各SO₂的氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论

 

．
（5）在大400～500℃时，SO₂的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是：

 

．
（6）某温度下，向1L密闭容器中开始充入2mol SO₂和1mol O₂，在V₂O₅催化剂存在时反应达到平衡，压强减小为开始时的

7

10

，求此温度下反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的达到平衡时SO₃的浓度

 

．（写出计算过程，结果保留3位有效数字）

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）双氧水具有强氧化性、氨气具有还原性，二者反应产物不污染环境，则生成氮气和水；
（2）根据图象知，氨气的浓度减小，容器的体积不变，则氨气的物质的量减少；温度不变、化学平衡常数不变；K=

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

；
（3）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，溶液中c（OH^-）=1×10^-7mol/L，根据K=

c(NH4+)．c(OH-)

c(NH3．H2O)

计算；
（4）压强一定时，根据温度与转化率之间的关系确定反应热；
（5）根据压强增大与二氧化硫转化率及对设备要求分析；
（6）温度不变时，气体的物质的量之比等于其压强之比，据此计算三氧化硫的平衡浓度．

解答： 解：（1）双氧水具有强氧化性、氨气具有还原性，二者反应产物不污染环境，则生成氮气和水，反应方程式为2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O，
故答案为：2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O；
（2）10min时，氨气的浓度减小，容器的体积不变，则改变的条件是移去部分氨气，温度不变、化学平衡常数不变，所以点A的平衡常数K等于B点的平衡常数，化学平衡常数K=

c2(NH3)

c(N2)．c3(H2)

，
故答案为：移去部分氨气；=；

c2(NH3)

c(N2)．c3(H2)

；
（3）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，溶液中c（OH^-）=1×10^-7mol/L，
溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=

b

2

mol/L，混合后反应前c（NH₃?H₂O）=

a

2

mol/L，则反应后c（NH₃?H₂O）=（

a

2

-

b

2

）mol/L，K=

c(NH4+)．c(OH-)

c(NH3．H2O)

=

b 2 ×10-7

a-b 2

=

10-7b

a-b

，
故答案为：

10-7b

a-b

；
（4）压强一定时，温度升高时，SO₂转化率下降，说明升温有利逆反应的进行，所以正反应为放热反应，
故答案为：压强一定时，温度升高时，SO₂转化率下降，说明升温有利逆反应的进行，所以正反应为放热反应；
（5）增大压强对提高SO₂转化率无显著影响，且对设备要求更高，导致增加成本，所以SO₂的催化氧化采用常压而不是高压，
故答案为：增大压强对提高SO₂转化率无显著影响，反而会增加成本；
（6）温度不变，同一容器中气体的物质的量之比等于其压强之比，
设平衡时反应生成SO₃的物质的量为2xmol
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
开始量     2mol      1mol       0
反应转化量 2xmol     xmol       2xmol
平衡量 （2-2x）mol  （1-x）mol  2xmol

P平衡

P开始

=

n平衡

n开始

，

7 10 P开始

P开始

=

3-x

3

解得x=0.9mol，
故平衡时SO₃的浓度=2x=2×0.9mol/L=1.8mol/L，
故答案为：1.8mol/L．

点评：本题考查了化学平衡常数的有关计算，温度不变，化学平衡常数不变，根据平衡常数公式进行解答，难点是（3），题目难度中等．