Question

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）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(yīng)用SO₂會(huì)造福人類(lèi)．例如，SO₂催化氧化生成SO₃是H₂SO₄生產(chǎn)中的關(guān)鍵反應(yīng)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(qiáng)下達(dá)到平衡時(shí)，SO₂的轉(zhuǎn)化率（a）與體系壓強(qiáng)（p）的關(guān)系如圖1所示．
①若反應(yīng)達(dá)平衡后，體系總壓強(qiáng)為0.10MPa，該反應(yīng)平衡常數(shù)等于

 

．
②若相同溫度下縮小容器體積，使反應(yīng)達(dá)平衡后，體系總壓強(qiáng)為0.50MPa，此時(shí)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(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N₂和H₂反應(yīng)生成lmolNH₃過(guò)程中能量變化示意圖，請(qǐng)寫(xiě)出工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式：

 

（△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℃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)后溶液顯中性，則c（NH₄⁺）

 

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

 

．
（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(shù)為

 

．
②AgCl在NaCl溶液中的溶解出現(xiàn)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(kāi)始轉(zhuǎn)化為AgI，則NaI的濃度必須不低于

 

mol?L^-1[此溫度時(shí)Ksp（AgI）=1.2×10^-16]．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,熱化學(xué)方程式,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）①根據(jù)圖表可知平衡時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)換率為0.80，進(jìn)而求出轉(zhuǎn)化的SO₂的物質(zhì)的量，列三段表示出平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量情況，求出平衡濃度帶入平衡表達(dá)式求算；
②溫度不變平衡常數(shù)不變，來(lái)求體積；
（2）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(shū)寫(xiě)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=

c(NH4+)×c(OH-)

c(NH3?H2O)

計(jì)算；
（3）①AgCl的溶度積常數(shù)Ksp=[Ag⁺][Cl^-]；
②根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理來(lái)回答；
③根據(jù)Ksp（AgCl）求出溶液中銀離子的濃度，再AgI根據(jù)的溶度積常數(shù)，求出I^-濃度．

解答： 解：（1）①根據(jù)圖表得轉(zhuǎn)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(zhì)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(dāng)體系總壓強(qiáng)為0.50MPa時(shí)，轉(zhuǎn)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(shù)不變，設(shè)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(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^-）=

b

2

mol/L，混合后反應(yīng)前c（NH₃?H₂O）=

a

2

mol/L，則反應(yīng)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(shù)Ksp=[Ag⁺][Cl^-]=10^-9mol/L?10^-3mol/L=10^-12（mol/L）²，故答案為：10^-12；
②根據(jù)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(luò)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(luò)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(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)，弱電解質(zhì)電離平衡的計(jì)算應(yīng)用，沉淀溶解平衡的分析判斷，題目難度中等．