Question

【題目】碳、氮等元素及其化合物和人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān)，請回答下列問題：

(1)氨催化氧化是硝酸工業(yè)的基礎(chǔ)，生產(chǎn)過程中會發(fā)生以下反應(yīng)：

主反應(yīng)：

副反應(yīng)：

①工業(yè)上往往采用物料比在1.7—2.0之間，主要目的是____________。

②下表所示是部分化學(xué)鍵的鍵能參數(shù)：

化學(xué)鍵	N-N	O=O
鍵能/kJ· mol-1	946	497.3

則拆開1mol NO中的化學(xué)鍵需要吸收的能量是__________kJ。

(2)在一定溫度下，向1L密閉恒容容器中充入l mol NO和一定物質(zhì)的量的CO，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：2NO (g)+2CO (g)2CO2(g)+N2(g) ΔH>0，NO的物質(zhì)10 s隨反應(yīng)時(shí)間t的變化曲線如圖：

①前10 s內(nèi)N2的平均生成速率為____。

②已知在t1時(shí)刻反應(yīng)速率加快，則在t1時(shí)刻改變的條件可能是____。（填寫一種）

(3)在723K時(shí)，將0.1mol H2和0.2mol CO2通入抽空的上述密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，反應(yīng)平衡后，水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.10。

①CO2 的平衡轉(zhuǎn)化率等于______，反應(yīng)平衡常數(shù)K等于______(保留兩位有效數(shù)字)。

②再向容器中加入過量的CoO (s)和Co (s)，則容器中又會增加如下平衡：CoO (s) +H2 (g)Co (s) +H2O(l)K1；CoO (s) +CO (g)Co (s) +CO2(g) K2。最后反應(yīng)平衡時(shí)，容器中水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0. 30，則K1等于____。

Answer 1

【答案】 促進(jìn)主反應(yīng)發(fā)生，提高NH3的轉(zhuǎn)化率 630.9 0.04 mol·L-1·s-1 升高溫度或者增加了CO的濃度 15% 0.076 9

【解析】（1）①主要反應(yīng)方程式中=1.25，副反應(yīng)中 =0.75，采用物料比在1.7～2.0之間，增加O2的量，有利于反應(yīng)按主反應(yīng)進(jìn)行，且使主反應(yīng)的平衡向正反應(yīng)方向移動，提高NH3的轉(zhuǎn)化率。②（主反應(yīng)-副反應(yīng)）÷2得：N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=（－905 kJ·mol-1+1268 kJ·mol-1）÷2=+181.5 kJ·mol-1。設(shè)拆開1molNO中的化學(xué)鍵需要消耗xkJ的能量，則：946+497.3-2x=181.5，解得x=630.9。（2）①前10 s內(nèi)N2的平均生成速率，v(N2)= 。②由圖知，在t1時(shí)刻，NO的物質(zhì)的量逐漸減少，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，而反應(yīng)速率加快，說明改變的條件可能是升高溫度或者增加了CO的濃度。（3）①根據(jù)反應(yīng)方程式，設(shè)反應(yīng)到達(dá)平衡后，CO2轉(zhuǎn)化了amol，則：

CO2(g) ＋ H2(g) CO(g) + H2O(g)

起始物質(zhì)的量 0.2mol 0.1mol 0 0

轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量 amol amol amol amol

平衡時(shí)物質(zhì)的量 (0.2-a)mol (0.1-a)mol amol amol

，解得a=0.03

CO2的平衡轉(zhuǎn)化率:

反應(yīng)平衡常數(shù)

②容器中各個(gè)反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，所以在加入過量的CoO(s)和Co(s)并達(dá)到新的平衡后，所有氣體的總物質(zhì)的量仍然為：0.2mol+0.1mol=0.3mol。此時(shí)H2O的物質(zhì)的量為：0.3mol×0.30=0.09mol。根據(jù)質(zhì)量守恒，此時(shí)H2的物質(zhì)的量為：0.1mol-0.09 mol =0.01mol。