Question

【題目】研究氮及其化合物的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化，對研究自然界中氮的循環(huán)有著重大的意義。

I.合成氨反應(yīng)歷程研究

(1)科學(xué)家研究利用鐵觸媒合成氨的反應(yīng)歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面的物種用“ad”表示。

由圖可知合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的H=__kJ·mol-1。該歷程中速率最慢的一步的化學(xué)方程式為__。

II.對NO與O2反應(yīng)的研究

(2)用Pl-g-C3N4光催化氧化法脫除NO的過程如圖所示。在酸性水溶液中，光催化脫除原理和電化學(xué)反應(yīng)原理類似。g-C3N4端的反應(yīng)為O2+2H++2e-=H2O2，則Pl端的反應(yīng)為__。

(3)在一定條件下，將2molNO和1molO2通入恒容密閉容器中進行反應(yīng)。在不同溫度下，測得平衡時體系中NO、O2、NO2的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系如圖所示。

(已知：容器中發(fā)生兩個反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g) H0和2NO2(g)N2O4(g) H0)

①曲線c代表__的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系，x點對應(yīng)的O2的轉(zhuǎn)化率為__。

②下列說法正確的是__。

A.2NO+O22NO2的平衡常數(shù)：x點＞y點

B.y點時2NO+O22NO2的反應(yīng)速率：v正＜v逆

C.x點對應(yīng)的NO的物質(zhì)的量分數(shù)為

D.400～1200℃時，隨溫度升高，N2O4體積分數(shù)不斷增大

III.對NO與Cl2物反應(yīng)及產(chǎn)物NOCl(亞硝酰氯)的研究

(4)NOCl可由NO與Cl2制得，化學(xué)方程式為2NO(g)+Cl2(g)2NOCl ΔH=-111kJ/mol。在295K時，其反應(yīng)物濃度與反應(yīng)速率關(guān)系的數(shù)據(jù)如下：

反應(yīng)物濃度與反應(yīng)速率關(guān)系式為v(Cl2)=k·cm(NO)cn(Cl2)，式中速率常數(shù)k=Ae-Ea/RT，其中Ea為活化能，A、R均為大于0的常數(shù)，T為溫度)。則此條件下k的數(shù)值為__，若要使k增大，可采取的措施有__、__。

Answer 1

【答案】-92 Nad+3Had=NHad+2Had或Nad+Had=NHad NO-2e-+H2O=NO2+2H+ NO2 60% AC 8 加入催化劑 升溫

【解析】

由蓋斯定律可知反應(yīng)的焓變和反應(yīng)物和生成物的能量有關(guān)，與變化過程無關(guān)，該歷程中反應(yīng)速率最慢的步驟是正反應(yīng)活化能大的反應(yīng)決定反應(yīng)快慢；根據(jù)溫度對平衡的影響并結(jié)合圖像分析；根據(jù)速率與濃度關(guān)系的公式計算速率常數(shù)k，并結(jié)合影響速率的因素分析。

(1)由圖可知合成氨反應(yīng)N2(g)+H2(g)NH3(g) 的△H=-46kJ/mol，則N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的H=-46kJ/mol×2=-92kJ·mol-1；該歷程中反應(yīng)速率最慢的步驟是反應(yīng)消耗能量高，難發(fā)生的反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Nad+3Had=NHad+2Had或Nad+Had=NHad；

(2)由脫除NO的過程圖可知，P1端NO失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)生成NO2，反應(yīng)式為NO+H2O-2e-=NO2+2H+；

(3)①曲線C對應(yīng)低溫下物質(zhì)的量接近2mol，曲線c代表NO2的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系，x點對應(yīng)NO的物質(zhì)的量為0.8mol，可知轉(zhuǎn)化的NO為1.2mol，參加反應(yīng)的氧氣為0.6mol，x點對應(yīng)的O2的轉(zhuǎn)化率為×100%=60%；

②A．為放熱反應(yīng)，溫度越高K越小，則2NO+O22NO2的平衡常數(shù)：x點＞y點，故A正確；

B．y點時平衡正向移動，則y點時2NO+O22NO2的反應(yīng)速率：V(正)＞V(逆)，故B錯誤；

C．x點對應(yīng)NO的物質(zhì)的量為0.8mol，由N原子守恒可知還存在0.8molNO2和0.2molN2O4，剩余氧氣為0.4mol，則x點對應(yīng)的NO的物質(zhì)的量分數(shù)為=，故C正確；

D．400～1200℃時，隨著溫度升高，2NO2(g)N2O4(g)△H＜0逆向移動，N2O4體積分數(shù)不斷減小，故D錯誤；

故答案為AC；

(4)已知2NO(g)+Cl2(g)span>2NOCl ΔH=-111kJ/mol且v(Cl2)=k·cm(NO)cn(Cl2)，當v(Cl2)=8.0×10-3mol·L-1·S-1、c(NO)=0.1 mol·L-1、c(Cl2)=0.1 mol·L-1時，k===8；k=Ae-Ea/RT，其中Ea為活化能，A、R均為大于0的常數(shù)，T為溫度，欲改變速率常數(shù)k，需要改變活化能或溫度，則若要使k增大，可采取的措施有使用催化劑降低反應(yīng)活化能或升高溫度。