Question

【题目】（11分）运用化学反应原理研究氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义。

（1）硫酸生产过程中2SO2(g)＋O2(g）2SO3(g)，平衡混合体系中SO3 的百分含量和温度的关系如图所示，根据图回答下列问题：

①2SO2(g)+O2(g）2SO3(g)的△H________0（填“>”或“<”），

②一定条件下，将SO2与O2以体积比2:1置于一体积不变的密闭容器中发生以上反应，能说明该反应已达到平衡的是________。

a．体系的密度不发生变化

b．SO2与SO3的体积比保持不变

c．体系中硫元素的质量百分含量不再变化

d．单位时间内转移4 mol 电子，同时消耗2 mol SO3

e．容器内的气体分子总数不再变化

（2）一定的条件下，合成氨反应为：N2(g)+3H2(g）2NH3(g)。图1表示在此反应过程中的能量的变化，图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。

①该反应的平衡常数表达式为 ，升高温度，平衡常数 （填“增大”或“减小”或“不变”）。

②由图2信息，计算0~10min内该反应的平均速率v(H2)= ，从11min起其它条件不变，压缩容器的体积为1L，则n(N2)的变化曲线为 (填“a”或“b”或“c”或“d”)

③图3 a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N2的转化率最高的是 点，温度T1 T2（填“>”或“=”或“<”）

Answer 1

【答案】（1）①< ②b、e

（2）① 减小 ②0．045mol/(L·min） d ③c <

【解析】

试题分析：（1）①根据图像可知，随温度升高，三氧化硫的含量降低，说明升高温度，平衡逆向移动，所以正向是放热反应，△H <0；

②a、该装置为一体积不变的密闭容器，气体的总质量不变，则气体的密度始终不变，所以体系的密度不发生变化的状态不一定是平衡状态，错误；b、平衡时，各物质的含量保持不变，则二氧化硫与三氧化硫的体积比保持不变，正确；c、根据元素守恒，S元素的质量始终不变，则S元素的质量分数始终不变，不能判断为平衡状态，错误；d、单位时间内转移4 mol 电子，说明有2mol的二氧化硫或三氧化硫消耗或生成，不能判断反应的方向，所以不能判断平衡状态，错误；e、因为该反应是气体的分子数发生变化的可逆反应，所以容器内的气体分子总数不再变化的状态为平衡状态，正确，答案选be；

(2）①根据平衡常数的定义，可知合成氨反应的平衡常数为；根据图1可知该反应是放热反应，所以温度升高，平衡逆向移动，则平衡常数减小 ；

②由图2信息， 0~10min内氮气的物质的量减少0．6mol-0．3mol=0．3mol，则氢气的物质的量应减少0．9mol，则该反应的平均速率v(H2)=0．9mol/2L/10min=0．045mol/(L·min） ；压缩容器的体积为1L时，压强增大，则平衡正向移动，氮气的物质的量减少，所以选择d曲线；

③增大氢气的物质的量，则平衡会正向移动，氮气的转化率增大，a、b、c三点比较，c点氢气的物质的量最大，所以c点氮气的转化率最大；当氢气的物质的量不变时，温度从T1变为T2时，氨气的含量减少，说明平衡逆向移动，逆向为吸热反应，所以从T1变为T2为升高温度，T1 <T2。