Question

硫-氨热化学循环制氢示意图如下：

（1）反应1的离子方程式为                         。

（2）反应2能量转化主要方式为                        。

（3）反应3中控制反应条件很重要，不同条件下硫酸铵分解产物不同。若在400℃时分解，产物除水蒸气外还有A、B、C三种气体，A是空气中含量最多的单质，B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，C能使品红溶液褪色。则400℃时硫酸铵分解的化学方程式为                       。

（4）反应4是由(a)、(b)两步反应组成：

H₂SO₄(l) =SO₃(g) +H₂O(g),H=+177kJ•mol^－1……(a)

2SO₃(g)2SO₂(g) + O₂(g)，H=+196 kJ•mol^－1……(b)

①则H₂SO₄(l)分解为SO₂(g)、O₂(g)及H₂O(g)的热化学方程式为：                    。

②在恒温密闭容器中，控制不同温度进行SO₃分解实验。以SO₃起始浓度均为cmol·L^－1，测定SO₃的转化率，结果如图，图中Ⅰ曲线为SO₃的平衡转化率与温度的关系，Ⅱ曲线表示不同温度下反应经过相同反应时间且未达到化学平衡时SO₃的转化率。

i）图中点X与点Z的平衡常数K：K(X)         K(Z)（选填：＞，＜，＝）；

ii）Y点对应温度下的反应速率：v(正)        v(逆)（选填：＞，＜，＝）；

iii）随温度的升高，Ⅱ曲线逼近Ⅰ曲线的原因是：                      。

Answer

（1）SO2+H2O+2NH3 = 2NH4++SO（2分）

（2）太阳能转化为电能再转化为化学能（2分）

（3）3(NH4)2SO44NH3↑+ N2↑+3SO2↑+ 6H2O↑（2分）

（4）①2H2SO4(l)2SO2(g) + O2(g) +2H2O(g) H=+550kJ•mol（2分）

②i）＜（2分）；ii）＞（2分）；iii）温度升高，反应速率加快，达到平衡时间缩短（2分）

【解析】

试题分析：（1）反应1是二氧化硫和氨气在水中反应生成亚硫酸铵的反应，反应的离子方程式为SO2+H2O+2NH3=2NH4++SO32﹣，答案为：SO2+H2O+2NH3=2NH4++SO32﹣；

（2）据图分析，反应2是太阳能转化为电能，电解亚硫酸铵生成硫酸铵和氢气，答案为：太阳能转化为电能再转化为化学能；

（3）硫酸铵在400℃时分解，产物除水蒸气外还有A、B、C三种气体，A是空气中含量最多的单质，则为氮气，B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，为氨气，C能使品红溶液褪色，为二氧化硫，反应的化学方程式为3（NH4）2SO44NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O↑，

答案为：3（NH4）2SO44NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O↑；

（4）①已知H2SO4（l）=SO3（g）+H2O（g），△H=+177kJ•mol﹣1…（a）；

2SO3（g）⇌2SO2（g）+O2（g），△H=+196kJ•mol﹣1…（b）

根据盖斯定律，2a+b得：2H2SO4（l）2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）△H=+550kJ•mol﹣1；

②i）据图可知，随温度的升高，三氧化硫的平衡转化率增大，说明三氧化硫分解是吸热反应，温度越高，平衡常数越大，所以K（X）＜K（Z），故答案为：＜；

i i）Y点时反应还没有达到平衡状态，正向进行，所以正反应速率大于逆反应速率，故答案为：＞；

iii）温度的升高，曲线b向曲线a逼近，反应速率加快，达到平衡时的时间缩短，答案为：温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短（或温度升高，反应速率加快，相同时间内更快达到平衡）

考点：热化学方程式；化学平衡建立的过程；化学平衡的影响因素