Question

16．運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、硫、氯、碘等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義．
（1）硫酸生產(chǎn)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(guān)系如圖1所示（曲線上任何一點(diǎn)都表示平衡狀態(tài)）．
根據(jù)圖1示回答下列問(wèn)題：
①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的△H＜　�。ㄌ睢埃尽被颉埃肌保�；
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(dòng)（填“向左”、“向右”或“不”）；
②若溫度為T₁、T₂，反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K₁、K₂，則K₁＞K₂；
反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D時(shí)，V_正＞v_逆（填“＞”、“＜”或“=）
（2）1000℃時(shí)，硫酸鈉與氫氣發(fā)生下列反應(yīng)：Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）．
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$．
已知K_1000℃＜K_1200℃，則該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
②用有關(guān)離子方程式說(shuō)明上述反應(yīng)所得固體產(chǎn)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．
①如圖2是一定的溫度和壓強(qiáng)下是N₂和H₂反應(yīng)生成1molNH₃過(guò)程中能量變化示意圖，請(qǐng)寫出工業(yè)合成氨的熱化學(xué)反應(yīng)方程式N₂ （g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=2（Q₁-Q₂） kJ•mol^-1
（△H的數(shù)值用含字母Q₁、Q₂的代數(shù)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(yīng)后溶液中顯中性，則：c（NH₄⁺）= c（Cl^-）（填“＞”、“＜”或“=”）；
用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中一水合出氨的電離平衡常數(shù)表達(dá)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(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；
恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應(yīng)增大，反應(yīng)混合物各組分的濃度降低，等效為降低壓強(qiáng)，壓強(qiáng)降低平衡向體積增大方向移動(dòng)；
②D狀態(tài)未達(dá)平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時(shí)的，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行；
（2）①依據(jù)平衡常數(shù)概念寫出表達(dá)式，溫度升高平衡常數(shù)增大，說(shuō)明反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
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(yīng)生成1molNH₃的反應(yīng)熱，再根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)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(yīng)后溶液顯中性，根據(jù)電荷守恒，溶液中c（OH^-）=1×10^-7mol/L，根據(jù)K=$\frac{c（N{H}_{4}^{+}）×c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$計(jì)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(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，即向左移動(dòng)，升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，即該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應(yīng)增大，反應(yīng)混合物各組分的濃度降低，等效為降低壓強(qiáng)，壓強(qiáng)降低平衡向體積增大方向移動(dòng)，即向左移動(dòng)．
故答案為：＜；向左；
②溫度升高，平衡向吸熱方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)移動(dòng)，K值減小，K₁＞K₂，D狀態(tài)未達(dá)平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時(shí)的，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，所以V_正＞V_逆，
故答案為：＞；＞；
（2）①Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g），依據(jù)反應(yīng)寫出平衡常數(shù)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(shù)增大，則該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，
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?yàn)榱螂x子水解的原因，反應(yīng)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(yīng)生成1molNH₃放出的熱量為（Q₁-Q₂）kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)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(yīng)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(yīng)前c（NH₃•H₂O）=$\frac{a}{2}$mol/L，則反應(yīng)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(diǎn)評(píng) 本題綜合性較大，涉及平衡移動(dòng)、電解質(zhì)溶液有關(guān)計(jì)算、鹽類水解和熱化學(xué)方程式等，難度中等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，有一定的難度．