Question

13．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），平衡時，混合體系中SO₃的百分含量和溫度的關系如圖1所示．根據圖示回答下列問題：

①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的△H＜0（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“不移動”）
②若溫度為T₁、T₂，反應的平衡常數分別為K₁，K₂，則K₁＞K₂；溫度為T₁時，反應進行到狀態D時，v _正＞v_逆（填“＞”“＜”或“=”）
（2）氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業生產、生活中有著重要作用，
①如圖2是一定的溫度和壓強下N₂（g）和H₂（g）反應生成lmol NH₃（g）過程中能量變化示意圖，圖中E₁、E₂分別表示的意義是正反應的活化能、逆反應的活化能
②請寫出工業合成氨的熱化學方程式：$\frac{1}{2}$N_2（g）+$\frac{3}{2}$H_2（g）=NH_3（g）△H=（Q₁-Q₂）kJ/mol（△H的數值用含字母Q₁、Q₂的代數式表示）

Answer 1

分析 （1）①根據溫度對化學平衡的影響結合圖象分析該反應是放熱反應還是吸熱反應；
②根據T₁的T₂關系結合圖象分析平衡的移動，根據反應物和生成物物質的量的改變引起化學平衡常數的改變判斷K₁、K₂的關系；根據圖象中曲線及曲線上、下方區域表示的含義分析，曲線表示平衡狀態，曲線下方表示向正反應方向進行，曲線上方表示向逆反應方向進行；
（2）①根據能量變化示意圖中能量數據的含義來回答；
②由圖甲可知，N₂和H₂反應生成1molNH₃放出的熱量為（Q₂-Q₁）kJ，注明物質的聚集狀態與反應熱書寫熱化學方程式．

解答 解：（1）①根據圖象可知：升高溫度，SO₃的平衡含量減少，說明升高溫度，平衡向逆反應方向移動．根據平衡移動原理：升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，因此2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的正反應是放熱反應，△H＜0；若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，則容器的容積擴大，物質的濃度減小，容器內氣體的壓強減小，平衡向氣體體積增大的方向移動，因此平衡逆向移動．即向左移動，故答案為：＜；向左；
②由于升高溫度，平衡逆向移動，所以若溫度為T₁、T₂，反應的平衡常數分別為K₁，K₂，則K₁＞K₂；溫度為T₁時，反應進行到狀態D時，未達到平衡時的SO₃的濃度，所以反應正向進行，則v _正＞v_逆，故答案為：＞；＞；
（2）圖示是一定的溫度和壓強下N₂（g）和H₂（g）反應生成lmol NH₃（g）過程中能量變化示意圖，圖中E₁ 表示的是正反應的活化能（或正反應發生需要的最低能量）；E₂表示的意義是E2：逆反應的活化能（或逆反應發生需要的最低能量），
故答案為：正反應的活化能；逆反應的活化能；
②根據圖示可知每產生1mol NH₃（g）放出能量是（Q₂-Q₁）kJ，因此工業合成氨的熱化學方程式是$\frac{1}{2}$N_2（g）+$\frac{3}{2}$H_2（g）=NH_3（g）△H=（Q₁-Q₂）kJ/mol，
故答案為：$\frac{1}{2}$N_2（g）+$\frac{3}{2}$H_2（g）=NH_3（g）△H=（Q₁-Q₂）kJ/mol．

點評 本題綜合考查化學平衡的影響因素，化學平衡的計算與判斷，為高考常見題型和高頻考點，注意把握圖象的分析與判斷，本題還要注意反應熱與焓變，把握活化能與反應熱的關系，難度不大．