Question

【題目】NH3作為一種重要化工原料，被大量應用于工業(yè)生產，與其有關性質反應的催化劑研究曾被列入國家863 計劃。

(1)催化劑常具有較強的選擇性。已知:

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

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

寫出NO 分解生成N2與O2的熱化學方程式______________________________________。

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

容器	容積/L	起始物質的量/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該反應的△H_________0(填“>”、“=”、“<”);

②圖中A、B、C 三點處容器內的總壓強，由大到小的順序是_____________________；

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

(3)氨催化氧化時會發(fā)生上述兩個競爭反應I、II。為分析某催化劑對該反應的選擇性，在20L密閉容器中充lmolNH3和2molO2，測得一定時間內有關物質的量關系如圖:

①該催化劑在低溫時選擇反應________(填“I”或“II”)。

②C點比B點所產生的NO的物質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 該反應為放熱反應，溫度升高，平衡向逆反應方向移動 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I和反應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，轉化率增大，則平衡向右移動，說明正向吸熱，則反應的△H >0；

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

③Ⅱ中在470℃下達到平衡時N2O的轉化率是0.6，則該反應在470℃下平衡常數(shù)是，容器Ⅳ在470℃進行反應時，濃度熵＝＜0.0675，所以反應向正反應方向進行，則起始速率：v(N2O)正＞v(N2O)逆；

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

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