Question

【題目】NO、NO2是大氣污染物，但只要合理利用，NO、NO2也是重要的資源。回答下列問題：

（1）氨的合成。已知：N2和H2生成NH3的反應(yīng)為：N2(g)+H2(g)NH3(g) ΔH=-46.2kJ·mol-1

在Fe催化劑作用下的反應(yīng)歷程為（※表示吸附態(tài)）：

化學(xué)吸附：N2(g)→2N※；H2(g)2H※；

表面反應(yīng)：N※+H※NH※；NH※+H※NH2※；NH2※+H※NH3※；

脫附：NH3※NH3(g)

其中N2的吸附分解反應(yīng)活化能高、速率慢，決定了合成氨的整體反應(yīng)速率。則利于提高合成氨平衡產(chǎn)率的條件有（________）

A．低溫 B．高溫 C．低壓 D．高壓 E．催化劑

（2）NH3還原法可將NO還原為N2進行脫除。已知：

①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-1530kJ·mol-1

②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+180kJ·mol-1

寫出NH3還原NO的熱化學(xué)方程式__。

（3）亞硝酰氯(ClNO)是合成有機物的中間體。將一定量的NO與Cl2充入一密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) △H＜0。平衡后，改變外界條件X，測得NO的轉(zhuǎn)化率α(NO)隨X的變化如圖所示，則條件X可能是__(填字母代號)。

a.溫度 b.壓強 c. d.與催化劑的接觸面積

（4）在密閉容器中充入4molCO和5molNO發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJmol-1，如圖甲為平衡時NO的體積分數(shù)與溫度、壓強的關(guān)系曲線圖。

①溫度T1__T2（填“＞”或“＜”）。

②若反應(yīng)在D點達到平衡，此時對反應(yīng)進行升溫且同時擴大容器體積使平衡壓強減小，則重新達到平衡時，D點應(yīng)向圖中A～G點中的__點移動。

③探究催化劑對CO、NO轉(zhuǎn)化的影響。某研究小組將NO和CO以一定的流速通過兩種不同的催化劑進行反應(yīng)，相同時間內(nèi)測量逸出氣體中NO含量，從而確定尾氣脫氮率(即NO的轉(zhuǎn)化率)，結(jié)果如圖乙所示。溫度低于200℃時，圖中曲線I脫氮率隨溫度升高而變化不大的主要原因為__；a點__(填“是”或“不是”)對應(yīng)溫度下的平衡脫氮率，說明其理由__。

Answer 1

【答案】AD 4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-2070kJ·mol-1 ac > A 溫度較低時，催化劑的活性偏低 不是 因為反應(yīng)是放熱反應(yīng)，根據(jù)線Ⅱ可知，a點對應(yīng)溫度的平衡脫氮率應(yīng)該更高

【解析】

根據(jù)合成氨的熱化學(xué)方程式可知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)和氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)。2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) △H＜0，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)和氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，由圖可知改變外界條件X后，NO的轉(zhuǎn)化率α(NO)減小。根據(jù)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJmol-1可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

（1）合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)。

A. 低溫有利于平衡正向移動，提高氨氣產(chǎn)率，A正確；

B．高溫平衡逆向移動，氨氣的產(chǎn)率降低，B錯誤；

C．低壓平衡逆向移動，不利于提高氨氣產(chǎn)率，C錯誤；

D．高壓平衡正向移動，有利于提高氨氣產(chǎn)率，D正確；

E．催化劑僅改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，不能提高產(chǎn)率，E錯誤；

答案選AD。

（2）NH3還原法將NO還原為N2進行脫除，寫出化學(xué)反應(yīng)方程式：4NH3+6NO=5N2+6H2O根據(jù)①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-1530kJ·mol-1②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+180kJ·mol-1求ΔH，ΔH=ΔH1-3×ΔH2=（-1530-3×180）kJ·mol-1=-2070kJ·mol-1

故熱化學(xué)方程式為：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-2070kJ·mol-1 。

（3）根據(jù)熱化學(xué)方程式可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，也是氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)。由圖可知改變外界條件X后，NO的轉(zhuǎn)化率α(NO)減小，說明平衡逆向移動。

a．升高溫度，平衡逆向移動，符合圖象，a正確；

b．增大壓強，平衡正向移動，不符合圖象，b錯誤；

c．增大的值，相當(dāng)于增加了NO的濃度，平衡雖正向移動但α(NO)減小，c正確；

d．增大與催化劑的接觸面積，只加快反應(yīng)速率，不影響平和，d錯誤；

答案選ac。

（4）反應(yīng)為放熱反應(yīng)，圖甲為平衡時NO的體積分數(shù)隨溫度、壓強改變的變化趨勢。

①當(dāng)壓強一定時（確定橫坐標(biāo)為定值），T1溫度下平衡時NO的體積分數(shù)比T2大，溫度升高，鈣平衡向逆向移動，平衡時NO的體積分數(shù)增大，故T1＞T2。在密閉容器中充入4molCO和5molNO發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJmol-1，如圖甲為平衡時NO的體積分數(shù)與溫度、壓強的關(guān)系曲線圖。

②對反應(yīng)進行升溫且同時擴大容器體積使平衡壓強減小，平衡逆向移動，則重新達到平衡時，NO的體積分數(shù)增大，故D點應(yīng)向圖中的A點移動。

③溫度較低時，催化劑的活性較低，故溫度低于200℃時，圖中曲線I脫氮率隨溫度升高而變化不大。催化劑不改變轉(zhuǎn)化率，且反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)線Ⅱ可知，a點對應(yīng)溫度的平衡脫氮率應(yīng)該更高，故a點不是對應(yīng)溫度下的平衡脫氮率。