Question

16．運用化學反應原理研究氮、硫、氯、碘等單質及其化合物的反應有重要意義．
（1）硫酸生產中，SO₂催化氧化生成SO₃：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），混合體系中SO₃的百分含量和溫度的關系如圖1所示（曲線上任何一點都表示平衡狀態(tài)）．
根據圖1示回答下列問題：
①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的△H＜　　（填“＞”或“＜”）；
若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，平衡向左移動（填“向左”、“向右”或“不”）；
②若溫度為T₁、T₂，反應的平衡常數分別為K₁、K₂，則K₁＞K₂；
反應進行到狀態(tài)D時，V_正＞v_逆（填“＞”、“＜”或“=）
（2）1000℃時，硫酸鈉與氫氣發(fā)生下列反應：Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）．
①該反應的平衡常數表達式為$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$．
已知K_1000℃＜K_1200℃，則該反應是吸熱反應（填“吸熱”或“放熱”）．
②用有關離子方程式說明上述反應所得固體產物的水溶液的酸堿性S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，所以水溶液呈堿性
（3）氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業(yè)生產、生活中有著重要作用．
①如圖2是一定的溫度和壓強下是N₂和H₂反應生成1molNH₃過程中能量變化示意圖，請寫出工業(yè)合成氨的熱化學反應方程式N₂ （g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=2（Q₁-Q₂） kJ•mol^-1
（△H的數值用含字母Q₁、Q₂的代數式表示）
②氨氣溶于水得到氨水．在25°C下，將a mol•L^-1的氨水與b mol•L^-1的鹽酸等體積混合，反應后溶液中顯中性，則：c（NH₄⁺）= c（Cl^-）（填“＞”、“＜”或“=”）；
用含a和b的代數式表示該混合溶液中一水合出氨的電離平衡常數表達式$\frac{b×1{0}^{-7}}{a-b}$．

Answer 1

分析 （1）①由圖可知，溫度越高，混合體系中SO₃的百分含量越小，說明升高溫度平衡向逆反應進行，升高溫度向吸熱反應方向移動；
恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應增大，反應混合物各組分的濃度降低，等效為降低壓強，壓強降低平衡向體積增大方向移動；
②D狀態(tài)未達平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時的，反應向正反應進行；
（2）①依據平衡常數概念寫出表達式，溫度升高平衡常數增大，說明反應是吸熱反應；
②硫化鈉溶于水，硫離子水解顯堿性，寫出S^2-水解方程式；
（3）①由圖2求出N₂和H₂反應生成1molNH₃的反應熱，再根據熱化學反應方程式的書寫解答；
②將a mol•L^-1的氨水與b mol•L^-1的鹽酸等體積混合，反應后溶液顯中性，根據電荷守恒，溶液中c（OH^-）=1×10^-7mol/L，根據K=$\frac{c（N{H}_{4}^{+}）×c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$計算．

解答 解：（1））①由圖可知，溫度越高，混合體系中SO₃的百分含量越小，說明升高溫度平衡向逆反應進行，即向左移動，升高溫度向吸熱反應方向移動，即該反應正反應為放熱反應；恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應增大，反應混合物各組分的濃度降低，等效為降低壓強，壓強降低平衡向體積增大方向移動，即向左移動．
故答案為：＜；向左；
②溫度升高，平衡向吸熱方向移動，即向逆反應移動，K值減小，K₁＞K₂，D狀態(tài)未達平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時的，反應向正反應進行，所以V_正＞V_逆，
故答案為：＞；＞；
（2）①Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g），依據反應寫出平衡常數K=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$，已知K_1000℃＜K_1200℃，溫度升高平衡常數增大，則該反應是吸熱反應，
故答案為：$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$；吸熱；
②硫化鈉溶于水溶液呈堿性，是因為硫離子水解的原因，反應的離子方程式為：S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，故答為：S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，所以水溶液呈堿性；
（3）①由圖可知，N₂和H₂反應生成1molNH₃放出的熱量為（Q₁-Q₂）kJ，該反應的熱化學反應方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（Q₁-Q₂）kJ•mol^-1，
故答案為：N₂ （g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=2（Q₁-Q₂） kJ•mol^-1；
②溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），電荷守恒得：c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），所以c（NH₄⁺）=c（Cl^-），將a mol•L^-1的氨水與b mol•L^-1的鹽酸等體積混合，反應后溶液顯中性，溶液中c（OH^-）=1×10^-7mol/L，
溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=$\frac{2}$mol/L，混合后反應前c（NH₃•H₂O）=$\frac{a}{2}$mol/L，則反應后c（NH₃•H₂O）=（$\frac{a}{2}$-$\frac{2}$）mol/L，
則K=$\frac{c（N{H}_{4}^{+}）×c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=$\frac{\frac{2}×1{0}^{-7}}{\frac{a}{2}-\frac{2}}$=$\frac{b×1{0}^{-7}}{a-b}$，
故答案為：=；$\frac{b×1{0}^{-7}}{a-b}$．

點評 本題綜合性較大，涉及平衡移動、電解質溶液有關計算、鹽類水解和熱化學方程式等，難度中等，是對學生綜合能力的考查，有一定的難度．