Question

【題目】NH3作為一種重要化工原料，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)催化劑常具有較強(qiáng)的選擇性。已知:

反應(yīng)I:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H1=-905kJ·mol-1

反應(yīng)II:4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) △H2=-1266.6kJ·mol-1

寫出NO 分解生成N2與O2的熱化學(xué)方程式______________________________________。

(2)N2O也可分解生成N2與O2。在四個(gè)恒容密閉容器中按左下表相應(yīng)量充入氣體，發(fā)生2N2O(g)2N2(g)+O2(g)，容器I、II、III中N2O平衡轉(zhuǎn)化率如下圖所示。

容器	容積/L	起始物質(zhì)的量/mol
		N2O	N2	O2
I	V1	0.1	0	0
II	1.0	0.1	0	0
III	V2	0.1	0	0
IV	1.0	0.06	0.06	0.04

①該反應(yīng)的△H_________0(填“>”、“=”、“<”);

②圖中A、B、C 三點(diǎn)處容器內(nèi)的總壓強(qiáng)，由大到小的順序是_____________________；

③容器IV在470℃進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，起始速率:v(N2O)正____v (N2O)逆(填“>”、“=”、“<”)。

(3)氨催化氧化時(shí)會(huì)發(fā)生上述兩個(gè)競爭反應(yīng)I、II。為分析某催化劑對該反應(yīng)的選擇性，在20L密閉容器中充lmolNH3和2molO2，測得一定時(shí)間內(nèi)有關(guān)物質(zhì)的量關(guān)系如圖:

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)的量少的原因可能是_________________________________。

Answer 1

【答案】 2NO(g) N2(g)+O2(g)△H=-180.8kJ/mol > P(C)>P(B)>P(A)或C>B>A > II 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) 催化劑活性降低

【解析】(1) NO分解生成N2與O2的方程式為：2NO(g) N2(g)+O2(g)，根據(jù)已知的反應(yīng)I和反應(yīng)II，要得到該方程，則：，則△H== = -180.8kJ/mol，故答案為：2NO(g) N2(g)+O2(g) △H=-180.8kJ/mol

(2) ①根據(jù)圖像，溫度升高，轉(zhuǎn)化率增大，則平衡向右移動(dòng)，說明正向吸熱，則反應(yīng)的△H >0；

②A、B、C三點(diǎn)中N2O的轉(zhuǎn)化率相同，則容器中反應(yīng)物生成物的量均相同，則容器的壓強(qiáng)取決于容器的體積，根據(jù)圖像，相同溫度時(shí)：轉(zhuǎn)化率大小為：I>II>III，則反應(yīng)正向進(jìn)行的程度為：I>II>III，且該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，增大容器體積，減小壓強(qiáng)平衡向右移動(dòng)，則說明容器體積大小為：I>II>III，故A、B、C三點(diǎn)處容器內(nèi)的總壓強(qiáng)由大到小的順序是P(C)>P(B)>P(A)；

③Ⅱ中在470℃下達(dá)到平衡時(shí)N2O的轉(zhuǎn)化率是0.6，則該反應(yīng)在470℃下平衡常數(shù)是，容器Ⅳ在470℃進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，濃度熵＝＜0.0675，所以反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則起始速率：v(N2O)正＞v(N2O)逆；

(3) ①根據(jù)圖像，在低溫時(shí)，N2的量相對多一些，而N2是反應(yīng)II的生成物，故該催化劑在低溫時(shí)選擇反應(yīng)II；

②C點(diǎn)比B點(diǎn)所產(chǎn)生的NO的物質(zhì)的量少的原因可能是平衡的逆向移動(dòng)等原因。根據(jù)圖像，該催化劑在高溫時(shí)選擇反應(yīng)I，而反應(yīng)I為放熱反應(yīng)，達(dá)到平衡后，溫度升高平衡向左移動(dòng)，使得C點(diǎn)比B點(diǎn)所產(chǎn)生的NO的物質(zhì)的量少；或者可能使由于溫度升高催化劑失去了活性等原因。