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．
氨氣是一種重要的化工原料，自1913年工業(yè)合成氨投產(chǎn)以來，合成氨工業(yè)不斷發(fā)展，氨又可以進(jìn)一步制備硝酸，在工業(yè)上可進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)．請回答下列問題：
（1）在微電子工業(yè)中，氨水可作H₂O₂的清除劑，產(chǎn)物不污染環(huán)境．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．
（2）在一定條件下，合成塔中氮?dú)夂蜌錃獾钠鹗紳舛确謩e為amol?L^-1和bmol?L^-1，反應(yīng)為：N₂+3H₂?2NH₃，氨氣的濃度隨時間變化如圖所示．在10min時采取的措施是

 

，點(diǎn)A的平衡常數(shù)K

 

B點(diǎn)的平衡常數(shù)（填“＜”、“＞”或“=”）．該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

．
（3）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，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)K=

 

．
Ⅱ工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時，利用催化氧化反應(yīng)將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是一個關(guān)鍵步驟．壓強(qiáng)及溫度對SO₂轉(zhuǎn)化率的影響如表（原料氣各成分的體積分?jǐn)?shù)為：SO₂7%，O₂11%，N₂82%）：

壓強(qiáng)/MPa轉(zhuǎn)化率/%溫度/℃	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9
500	93.5	96.9	97.8	99.3
600	73.7	85.8	89.5	96.4

（4）已各SO₂的氧化是放熱反應(yīng)，如何利用表中數(shù)據(jù)推斷此結(jié)論

 

．
（5）在大400～500℃時，SO₂的催化氧化采用常壓而不是高壓，主要原因是：

 

．
（6）某溫度下，向1L密閉容器中開始充入2mol SO₂和1mol O₂，在V₂O₅催化劑存在時反應(yīng)達(dá)到平衡，壓強(qiáng)減小為開始時的

7

10

，求此溫度下反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的達(dá)到平衡時SO₃的濃度

 

．（寫出計(jì)算過程，結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）雙氧水具有強(qiáng)氧化性、氨氣具有還原性，二者反應(yīng)產(chǎn)物不污染環(huán)境，則生成氮?dú)夂退��?br />（2）根據(jù)圖象知，氨氣的濃度減小，容器的體積不變，則氨氣的物質(zhì)的量減少；溫度不變、化學(xué)平衡常數(shù)不變；K=

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

；
（3）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，根據(jù)K=

c(NH4+)．c(OH-)

c(NH3．H2O)

計(jì)算；
（4）壓強(qiáng)一定時，根據(jù)溫度與轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系確定反應(yīng)熱；
（5）根據(jù)壓強(qiáng)增大與二氧化硫轉(zhuǎn)化率及對設(shè)備要求分析；
（6）溫度不變時，氣體的物質(zhì)的量之比等于其壓強(qiáng)之比，據(jù)此計(jì)算三氧化硫的平衡濃度．

解答： 解：（1）雙氧水具有強(qiáng)氧化性、氨氣具有還原性，二者反應(yīng)產(chǎn)物不污染環(huán)境，則生成氮?dú)夂退�，反�?yīng)方程式為2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O，
故答案為：2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O；
（2）10min時，氨氣的濃度減小，容器的體積不變，則改變的條件是移去部分氨氣，溫度不變、化學(xué)平衡常數(shù)不變，所以點(diǎn)A的平衡常數(shù)K等于B點(diǎn)的平衡常數(shù)，化學(xué)平衡常數(shù)K=

c2(NH3)

c(N2)．c3(H2)

，
故答案為：移去部分氨氣；=；

c2(NH3)

c(N2)．c3(H2)

；
（3）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，K=

c(NH4+)．c(OH-)

c(NH3．H2O)

=

b 2 ×10-7

a-b 2

=

10-7b

a-b

，
故答案為：

10-7b

a-b

；
（4）壓強(qiáng)一定時，溫度升高時，SO₂轉(zhuǎn)化率下降，說明升溫有利逆反應(yīng)的進(jìn)行，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：壓強(qiáng)一定時，溫度升高時，SO₂轉(zhuǎn)化率下降，說明升溫有利逆反應(yīng)的進(jìn)行，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（5）增大壓強(qiáng)對提高SO₂轉(zhuǎn)化率無顯著影響，且對設(shè)備要求更高，導(dǎo)致增加成本，所以SO₂的催化氧化采用常壓而不是高壓，
故答案為：增大壓強(qiáng)對提高SO₂轉(zhuǎn)化率無顯著影響，反而會增加成本；
（6）溫度不變，同一容器中氣體的物質(zhì)的量之比等于其壓強(qiáng)之比，
設(shè)平衡時反應(yīng)生成SO₃的物質(zhì)的量為2xmol
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始量     2mol      1mol       0
反應(yīng)轉(zhuǎn)化量 2xmol     xmol       2xmol
平衡量 （2-2x）mol  （1-x）mol  2xmol

P平衡

P開始

=

n平衡

n開始

，

7 10 P開始

P開始

=

3-x

3

解得x=0.9mol，
故平衡時SO₃的濃度=2x=2×0.9mol/L=1.8mol/L，
故答案為：1.8mol/L．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算，溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，根據(jù)平衡常數(shù)公式進(jìn)行解答，難點(diǎn)是（3），題目難度中等．