Question

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）SO₂雖然是大氣污染物，但也是重要的化工原料，綜合治理和應用SO₂會造福人類．例如，SO₂催化氧化生成SO₃是H₂SO₄生產中的關鍵反應之一．某溫度下，將2.0mol SO₂和1.0molO₂置于10L密閉容器中，體系在不同壓強下達到平衡時，SO₂的轉化率（a）與體系壓強（p）的關系如圖1所示．
①若反應達平衡后，體系總壓強為0.10MPa，該反應平衡常數等于

 

．
②若相同溫度下縮小容器體積，使反應達平衡后，體系總壓強為0.50MPa，此時容器體積約為

 

L．
（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和H₂反應生成lmolNH₃過程中能量變化示意圖，請寫出工業合成氨的熱化學方程式：

 

（△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℃下，將a mol?L^-1的氨水與b
mol?L^-1的鹽酸等體積混合，反應后溶液顯中性，則c（NH₄⁺）

 

c（Cl^-）（填“＞”、“＜”或“=“）；用含a和b的代數式表示出該混合溶液中氨水的電離平衡常數

 

．
（3）海水中含有大量的常量元素如氯．已知：AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-．如圖3是某溫度下AgCl在NaCl溶液中的溶解情況．
①由圖知該溫度下AgCl的溶度積常數為

 

．
②AgCl在NaCl溶液中的溶解出現如圖所示情況（先變小后變大）的原因是：

 

．
③該溫度下，AgCl若要在NaI溶液中開始轉化為AgI，則NaI的濃度必須不低于

 

mol?L^-1[此溫度時Ksp（AgI）=1.2×10^-16]．

Answer 1

考點：化學平衡常數的含義,熱化學方程式,弱電解質在水溶液中的電離平衡,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①根據圖表可知平衡時SO₂的轉換率為0.80，進而求出轉化的SO₂的物質的量，列三段表示出平衡時各物質的物質的量情況，求出平衡濃度帶入平衡表達式求算；
②溫度不變平衡常數不變，來求體積；
（2）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=

c(NH4+)×c(OH-)

c(NH3?H2O)

計算；
（3）①AgCl的溶度積常數Ksp=[Ag⁺][Cl^-]；
②根據化學平衡移動原理來回答；
③根據Ksp（AgCl）求出溶液中銀離子的濃度，再AgI根據的溶度積常數，求出I^-濃度．

解答： 解：（1）①根據圖表得轉化的SO₂為：2mol×0.80=1.6mol
        2SO₂（g）+O₂（g）

MnO2 .

△

2SO₃（g）
n₀ （mol） 2.0   1.0           0
△n（mol） 1.6   0.8          1.6
n_平（mol） 0.4   0.2           1.6
容器體積為10L則各物質平衡濃度：C（SO₂）=0.04mol/L、C（O₂）=0.02mol/L、C（SO₃）=0.16mol/L，
K=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

=800，
當體系總壓強為0.50MPa時，轉化的SO₂為：2mol×0.85=1.7mol
        2SO₂（g）+O₂（g）

MnO2 .

△

2SO₃（g）
n₀ （mol） 2.0    1.0           0
△n（mol） 1.7    

1.7

2

         1.7
n_平（mol） 0.3    0.15         1.7
而溫度不平衡常數不變，設體積為V，則

( 1.7 V )2

( 0.3 V )2× 0.15 V

=800，解得V=3.74L
故答案為：800；3.74；
（2）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^-）=

b

2

mol/L，混合后反應前c（NH₃?H₂O）=

a

2

mol/L，則反應后c（NH₃?H₂O）=（

a

2

-

b

2

）mol/L，
則K=

c(NH4+)×c(OH-)

c(NH3?H2O)

=

b 2 ×10-7

a 2 - b 2

=

b×10-7

a-b

，
故答案為：=；

b×10-7

a-b

；
（3）①AgCl的溶度積常數Ksp=[Ag⁺][Cl^-]=10^-9mol/L?10^-3mol/L=10^-12（mol/L）²，故答案為：10^-12；
②根據沉淀溶解平衡：AgCl=Cl^-+Ag+，將氯化銀放在氯化鈉中，Cl^-抑制了AgCl的溶解，但Cl^-濃度增大使AgCl形成絡合物：AgCl+Cl^-═[AgCl₂]^-，
故答案為：Cl^-抑制了AgCl的溶解，但Cl^-濃度增大使AgCl形成絡合物：AgCl+Cl^-═[AgCl₂]^-；
③已知Ksp（AgCl）=1×10^-12，則AgI飽和溶液中c（Ag⁺）=

10-12

=10^-6mol/L，所以若生成AgI，則c（I^-）=

Ksp(AgI)

c(Ag+)

=

1.2×10-16

10-6

=1.2×10^-10mol/L，
故答案為：1.2×10^-10．

點評：本題考查了熱化學方程式書寫，弱電解質電離平衡的計算應用，沉淀溶解平衡的分析判斷，題目難度中等．