Question

【題目】NH3作為重要化工原料，被大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，與其有關(guān)性質(zhì)反應(yīng)的催化劑研究曾被列入國家863計(jì)劃。

（1）氨的催化氧化反應(yīng):4 NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g） △H< 0，是制硝酸的基礎(chǔ)反應(yīng)，在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，容器內(nèi)部分物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如下表：

濃度 時(shí)間	C(NH3) mol/L	C(O2) mol/L	C(NO) mol/L
第0 min	0.8	1.6	0
第1 min	a	1.35	0.2
第2 min	0.3	0.975	0.5
第3 min	0.3	0.975	0.5
第4 min	0.7	1.475	0.1

①反應(yīng)在第1min到第2min時(shí)，NH3的平均反應(yīng)速率為______________。

②反應(yīng)在第3 min時(shí)改變了條件，改變的條件可能是___________（填序號(hào)）。

A．使用催化劑 B．減小壓強(qiáng) C．升高溫度 D．增加O2的濃度

③說明4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6 H2O（g）達(dá)到平衡狀態(tài)的是____（填序號(hào)）。

A．單位時(shí)間內(nèi)生成n mol NO的同時(shí)生成n mol NH3

B．百分含量w（NH3）=w（NO）

C．反應(yīng)速率v（NH3）：v（O2）：v（NO）：v（H2O）=4：5：4：6

D．在恒溫恒容的容器中，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化

（2）若在容積為2L的密閉容器中充入4.0molNH3(g)和5.0molO2(g)，發(fā)生如下反應(yīng)：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)，保持其他條件不變，在相同的時(shí)間內(nèi)測得c(NO)與溫度的關(guān)系如下圖1所示。則 T1℃下，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為______。

（3）氨催化氧化時(shí)會(huì)發(fā)生兩個(gè)競爭反應(yīng)，分別為

反應(yīng)I：4NH(g) +5O2(g)4NO(g) +6H2O(g) △H= -905.0 kJ·mol-1

反應(yīng)II: 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g) +6H2O(g) △H= -1266.6 kJ·mol-1。

為分析某催化劑對該反應(yīng)的選擇性，在1L密閉容器中充入1 mol NH3和2mol O2，測得有關(guān)物質(zhì)的量關(guān)系如上圖2：

①該催化劑在低溫時(shí)選擇反應(yīng)_______(填“ I ”或“ II”）。

②C點(diǎn)比B點(diǎn)所產(chǎn)生的NO的物質(zhì)的量少的主要原因______________________________。（4）通過以上兩個(gè)競爭反應(yīng)寫出NO分解生成N2與O2的熱化學(xué)方程式________________。

Answer 1

【答案】 0.3mol/(L·min) C AD 75% II 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度升高，平衡向左(逆反應(yīng))移動(dòng) 2NO(g)N2(g) +O2(g) △H= -180.8 kJ·mol-1

【解析】（1）①在第1min到第2min時(shí)，O2的平均反應(yīng)速率=(1.35 mol/L-0.975 mol/L)/1 min=0.375 mol/(L·min), NH3的平均反應(yīng)速率為氧氣平均速率的4/5，則NH3的平均反應(yīng)速率為0.375 mol/(L·min)×4/5=0.3mol/(L·min)；由數(shù)據(jù)分析可知，反應(yīng)在第3 min到4 min時(shí)，速率加快且反應(yīng)逆向移動(dòng)，又因此反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故只有升高溫度才滿足條件。因?yàn)榇呋瘎┎挥绊懫胶庖苿?dòng)；減小壓強(qiáng)，速率減慢；增加O2的濃度，平衡向正方向移動(dòng)，均不符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的結(jié)論。故只有升高溫度。③A．單位時(shí)間內(nèi)生成n mol NO的同時(shí)生成n mol NH3，速率相等，方向相反，達(dá)到平衡，A正確；B．百分含量w（NH3）=w（NO），不一定達(dá)到平衡，故B錯(cuò)誤；C．反應(yīng)速率比等于計(jì)量數(shù)比，不一定達(dá)到平衡，故C錯(cuò)誤；D．在恒溫恒容的容器中，氣體質(zhì)量不變，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)是變化量，當(dāng)氣體分子數(shù)不變，則混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D正確，答案選AD。（2）因NO與NH3的計(jì)量數(shù)相等，T1℃時(shí)，c(NO)=1.5mol/L，則氨氣的轉(zhuǎn)化濃度為1.5mol/L，則 T1℃下，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為1.5mol/L /2.0mol/L==75%。（3）①由圖2分析可知，催化劑在低溫時(shí)生成氮?dú)獗纫谎趸�氮的量多，故催化劑在低溫時(shí)選擇反應(yīng)II為主； ②該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度升高，平衡向左(逆反應(yīng))移動(dòng)，C點(diǎn)比B點(diǎn)所產(chǎn)生的NO的物質(zhì)的量少；（4）由蓋斯定律可知，（反應(yīng) II-反應(yīng)I）/2，即得到NO分解生成N2與O2的方程式，則NO分解生成N2與O2的熱化學(xué)方程式：2NO(g)N2(g) +O2(g) △H= -180.8 kJ·mol-1。