Question

【題目】運用化學反應(yīng)原理研究氮、硫等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義。

(1)硫酸生產(chǎn)過程中2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，平衡混合體系中SO3的百分含量和溫度的關(guān)如圖所示，根據(jù)如圖回答下列問題：

①2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)為__________反應(yīng)（填“吸熱”“放熱”）。

②一定條件下，將SO2與O2以體積比為2︰1置于一體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，能說明該反應(yīng)已達到平衡的是________(填選項字母)。

a．體系的密度不發(fā)生變化

b．SO2與SO3的體積比保持不變

c．體系中硫元素的質(zhì)量分數(shù)不再變化

d．單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移4 mol電子，同時消耗2 mol SO3

e．容器內(nèi)的氣體分子總數(shù)不再變化

③V2O5可作為2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的催化劑，催化循環(huán)機理可能為：V2O5氧化SO2時，自身被還原為四價釩氧化物；四價釩氧化物再被氧氣氧化為V2O5。寫也該催化循環(huán)機理的化學方程式__________，________。

(2)一定條件下，合成氨反應(yīng)為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。圖1表示在2 L的密閉容器中反應(yīng)時N2的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線。圖2表示在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對此反應(yīng)平衡的影響。

①由圖1信息，從11 min起其他條件不變，壓縮容器的體積為1 L，則n(N2)的變化曲線為________(填“a”“b”“c”或“d”，下同)；增加氮氣的物質(zhì)的量，則n(N2)的變化曲線為________。

②由圖2信息，a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中，反應(yīng)物N2的轉(zhuǎn)化率最高的是________點，T2____T1(填“>”“＝”或“<”)。

Answer 1

【答案】< be SO2+V2O5=SO3+2VO2 4VO2+O2=2V2O5 d b c >

【解析】

（1）①根據(jù)圖像，隨著溫度的升高，SO3的百分含量降低，即升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進行，根據(jù)勒夏特列原理，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H<0；

②a、組分都是氣體，氣體質(zhì)量不變，容器為恒容狀態(tài)，氣體體積不變，根據(jù)密度定義，密度任何時刻保持不變，即密度不變，不能說明反應(yīng)達到平衡，故a不符合題意；

b、SO2和SO3的體積比保持不變，得出SO2和SO3的物質(zhì)的量保持不變，即達到平衡，故b符合題意；

c、根據(jù)原子守恒，體系中硫元素的質(zhì)量分數(shù)始終保持不變，不能說明反應(yīng)達到平衡，故c不符合題意；

d、轉(zhuǎn)移4mol電子，有消耗或生成2molSO3，不能說明反應(yīng)達到平衡，故d不符合題意；

e、向正反應(yīng)方向進行，氣體物質(zhì)的量減小，分子總數(shù)減小，當分子總數(shù)不變，說明反應(yīng)達到平衡，故e符合題意；

③根據(jù)題意，V2O5氧化SO2成SO3，自身被還原成為VO2，反應(yīng)方程式為V2O5＋SO2=SO3＋2VO2，VO2被氧氣氧化成V2O5，反應(yīng)方程式為4VO2＋O2=2V2O5；

（2）①壓縮容器，改變瞬間N2的物質(zhì)的量不變，壓縮容器的體積，相當于增大壓強，根據(jù)勒夏特列原理，增大壓強，此反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，N2的物質(zhì)的量減小，即d為n(N2)變化曲線；增加N2的物質(zhì)的量,N2的物質(zhì)的量增加，平衡向正反應(yīng)方向進行，N2物質(zhì)的量減少，即b代表n(N2)的變化曲線；

②增加H2的起始量，N2的轉(zhuǎn)化率增大，即N2的轉(zhuǎn)化率最高的點是c；氫氣起始量相同時，溫度T1平衡后，氨氣的含量更高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，因此T1<T2。