Question

运用化学反应原理研究氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义。

(1)已知25℃时：

xSO₂(g)＋2xCO(g)＝2xCO₂(g)＋S_x(s)    ΔH＝axkJ/mol

2xCOS(g)＋xSO₂(g)＝2xCO₂(g)＋3S_x(s)    ΔH＝bxkJ/mol。

则反应COS(g)生成CO(g)、S_x(s)的热化学方程式是____。

(2)一定的条件下，合成氨反应为：N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)。图1表示在此反应过程中的能量的变化，图2表示在3L的密闭容器中反应时N₂的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下，改变起始时氢气的物质的量对此化学平衡的影响。

①N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)    △H=____，该反应的平衡常数表达式为____。

②由图2信息，计算0～10min内该反应的平均速率v(NH₃)=____，从11min起其它条件不变，压缩容器的体积为1L，则n(N₂)的变化曲线为____(填“a”或“b”或“c”或“d”)

③图3中a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N₂的转化率最高的是____点，温度T₁____T₂(填“＞”或“=”或“＜”)。

Answer

xCOS(g) = xCO(g)+ Sx(s) ΔH = 0.5x (b－a)kJ/mol -92kJ/mol K= 0.02mol/(L·min) d c ＜

【解析】

(1)根据盖斯定律分析解答；

(2)①由图象1可知，该反应是放热反应，根据焓变=正反应的活化能-逆反应的活化能计算；依据平衡常数概念分析书写表达式；②根据v==首先计算氮气的反应速率，结合反应速率之比等于系数之比计算氨气的反应速率；缩小体积，增大压强，结合反应方程式和压强对化学平衡的影响分析判断；③图3表示平衡时氨气含量与氢气起始物质的量关系，曲线上各点都处于平衡状态。达平衡后，增大氢气的用量，平衡正向移动，氮气的转化率增大；氢气的起始物质的量相同时，结合温度对平衡的影响分析判断。

(1)①xSO2(g)+2xCO(g)═2xCO2(g)+Sx(s)△H=ax kJ/mol，②2xCOS(g)+xSO2(g)═2xCO2(g)+3Sx(s)△H=bx kJ/mol，由盖斯定律，0.5×(②-①)得：xCOS(g)=xCO(g)+Sx(s)△H=0.5x(b-a)kJ/mol，故答案为：xCOS(g)=xCO(g)+Sx(s)△H=0.5x(b-a)kJ/mol；

(2)①由图1知，氮气和氢气的总能量大于氨气的总能量，根据焓变=正反应的活化能-逆反应的活化能，所以△H=508 kJ/mol -600 kJ/mol =-92kJ/mol；N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，反应的平衡常数K=，故答案为：-92kJ/mol；K=；

②根据图象2，v(N2)==0.01mol/(L•min)，v(N2)=v(NH3)，则 v(NH3)=0.02mol/(L•min)；从11min起其它条件不变，压缩容器的体积为1L，压强增大，N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)平衡正向进行，瞬间氮气物质的量不变，随平衡正向进行，氮气物质的量减小，则n(N2)的变化曲线为d，故答案为：0.02mol/(L•min)；d；

③图3表示平衡时氨气含量与氢气起始物质的量的关系，曲线上各点都处于平衡状态，故a、b、c都处于平衡状态，达平衡后，增大氢气的用量，氮气的转化率增大，故a、b、c三点中，c的氮气的转化率最高；氢气的起始物质的量相同时，温度T1平衡后，氨气的含量更高，由于该反应为放热反应，降低温度平衡向正反应移动，氨气的含量增大，故温度T1＜T2，故答案为：c；＜。