【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計劃。

(1)催化劑常具有較強(qiáng)的選擇性,即專一性。已知:

反應(yīng)I :4NH3(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

寫出NO分解生成N2與O2的熱化學(xué)方程式_____。

(2)在恒溫恒容裝置中充入一定量的NH3和O2,在某催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)I ,測得不同時間的NH3和O2,的濃度如下表:

時間(min)

0

5

10

15

20

25

c(NH3)/mol·L-1

1.00

0.36

0.12

0.08

0.072

0.072

c(O2)/mol L-1

2.00

1.20

0.90

0.85

0.84

0.84

則下列有關(guān)敘述中正確的是_____________。

A.使用催化劑時,可降低該反應(yīng)的活化能,加快其反應(yīng)速率

B.若測得容器內(nèi)4v(NH3) =6v(H2O)時,說明反應(yīng)已達(dá)平衡

C.當(dāng)容器內(nèi)=1時,說明反應(yīng)已達(dá)平衡

D.前10分鐘內(nèi)的平均速率v( NO)=0.088 mol·L-1·min-1

(3)氨催化氧化時會發(fā)生上述兩個競爭反應(yīng)I、II。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)系如下圖:

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

② 52℃時,4NH3+3O22N2+6H2O的平衡常數(shù)K=_______(不要求得出計算結(jié)果,只需列出數(shù)字計算式)。

③ C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)制備催化劑時常產(chǎn)生一定的廢液,工業(yè)上常利用氫硫酸檢測和除去廢液中的Cu2+。

已知:25℃時,K1(H2S) =1.3×10-7,K1(H2S) =7.1×10-15,Ksp(CuS) =8.5×10-45

①在計算溶液中的離子濃度時,涉及弱酸的電離通常要進(jìn)行近似處理。則0.lmol L-1

硫酸的pH≈______(取近似整數(shù))。

②某同學(xué)通過近似計算發(fā)現(xiàn)0.lmol L-1氫硫酸與0.0lmol L-1氫硫酸中的c(S2-)相等,而且等于_____mol·L-1

③已知,某廢液接近于中性,若加入適量的氫硫酸,當(dāng)廢液中c(Cu2+) >_____ mol·L-1(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),就會產(chǎn)生CuS沉淀。

【答案】(1) 2NO(g)N2(g) +O2(g) △H= -180.8 kJ·mol-1

(2)AD (3) ①II ②

③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

(4) ①4 ② 7.1×10-15 ③1.2×10-30

【解析】(1)已知:反應(yīng)I :4NH3(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,根據(jù)蓋斯定律可知( II-I)÷2可得2NO(g) =O2+N2(g) ,△H=[(-1266.6 kJ·mol-1)-(-905.0 kJ·mol-1)]÷2 = △H= -180.8 kJ·mol-1,NO分解生成N2與O2的熱化學(xué)方程式為2NO(g)N2(g) +O2(g) △H= -180.8 kJ·mol-1;

(2)A.催化劑的使用,可降低該反應(yīng)的活化能,加快其反應(yīng)速率,故A正確;B.當(dāng)6v(NH3) =4v(H2O)時可說明反應(yīng)已達(dá)平衡,故B錯誤;C.容器內(nèi)=1時,無法表明反應(yīng)達(dá)到平衡,故C錯誤;D.前10分鐘內(nèi)的平均速率v(NH3)=v( NO)= mol·L-1·min-1=0.088 mol·L-1·min-1,故D正確;答案為AD。

(3)①由圖示可知低溫時,容器主要產(chǎn)物為N2,則該催化劑在低溫時選擇進(jìn)行反應(yīng)II;

4NH3(g) +5O2(g)4NO(g) +6H2O

變化物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.2 0.25 0.2 0.3

4NH3+3O22N2+6H2O

變化物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.4 0.3 0.2 0.6

平衡物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.4 1.45 0.2 0.9

故520℃時4NH3+3O22N2+6H2O的平衡常數(shù)K=;

③ 已知4NH3(g) +5O2(g)4NO(g) +6H2O(g) △H= -905.0 kJ·mol-1,正反應(yīng)是放熱反應(yīng),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后,溫度升高,平衡向左(逆反應(yīng))移動,導(dǎo)致NO的物質(zhì)的量逐漸減小,即C點(diǎn)比B點(diǎn)所產(chǎn)生的NO的物質(zhì)的量少;

(4)①多元弱酸電離時分步進(jìn)行,但第一步是主要的,

H2SH+ + HS-

起始物質(zhì)的量濃度(mol L-1) 0.1 0 0

起始物質(zhì)的量濃度(mol L-1) x x x

起始物質(zhì)的量濃度(mol L-1) 0.1-x x x

則K1(H2S) =1.3×10-7,解得x≈1.3×10-4mol L-1,0.l mol L-1氫硫酸的pH≈4;

②若0.lmol L-1氫硫酸與0.0lmol L-1氫硫酸中的c(S2-)相等,則可近似認(rèn)為HS-的濃度和H+相等,此時K2(H2S) =[c(H+)c(S2-)]÷c(HS-)=7.1×10-15,c(S2-)=7.1×10-15mol L-1;

③溶液中c(S2-)為7.1×10-15mol·L-1,根據(jù)Ksp(CuS) =c(Cu2+) ×c(S2-)=8.5×10-45,可知c(Cu2+) =8.5×10-45÷7.1×10-15span>=1.2×10-30mol·L-1

練習(xí)冊系列答案
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A. Ka(HA)的值與 Kb(BOH) 的值不相等 B. b 點(diǎn)時, 水電離出的 c(H+)=10-7mol/L

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A. 1分鐘 B. 5分鐘

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B. 可用加熱方法除去NaHCO3固體中的Na2CO3雜質(zhì)

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(1)已知25℃時:N2(g) + O2(g) 2NO(g) ΔH = +183 kJ/mol

2H2(g) + O2(g) === 2H2O(l) ΔH = -571.6 kJ/mol

4NH3(g) + 5O2(g) === 4NO(g) +6H2O(l) ΔH = -1164.4 kJ/mol

則 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH = ___________ kJ/mol

(2)在恒溫恒容體系中進(jìn)行的合成氨反應(yīng),下列能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________

A.容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1︰3︰2

B.3v(N2v(H2

C.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

D.生成1mol N2的同時消耗2molNH3

(3)在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng),起始投料時各物質(zhì)濃度如下表:

N2

H2

NH3

投料Ⅰ

1.0 mol/L

3.0 mol /L

0

投料Ⅱ

0.5 mol/L

1.5 mol/L

1.0 mol/L

① 按投料Ⅰ進(jìn)行反應(yīng),測得達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時H2的轉(zhuǎn)化率為40%,則該溫度下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_________________(只需代入數(shù)據(jù),不用計算結(jié)果)

② 按投料Ⅱ進(jìn)行反應(yīng),起始時反應(yīng)進(jìn)行的方向為________(填“正向”或“逆向”)

(4)電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量,其工作原理示意圖如下,寫出電極a的電極反應(yīng)式:________________________

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