Question

【題目】催化劑是化工技術(shù)的核心，絕大多數(shù)的化工生產(chǎn)需采用催化工藝。

Ⅰ．（1）催化劑的選擇性指在能發(fā)生多種反應(yīng)的反應(yīng)系統(tǒng)中，同一催化劑促進(jìn)不同反應(yīng)的程度的比較，實(shí)質(zhì)上是反應(yīng)系統(tǒng)中目的反應(yīng)與副反應(yīng)之間反應(yīng)速度競(jìng)爭(zhēng)的表現(xiàn)。如圖所示為一定條件下與發(fā)生反應(yīng)時(shí)，生成、或的能量變化圖[反應(yīng)物和生成物略去]。在有催化劑作用下，與反應(yīng)主要生成____（選填“或或”）。

（2）2007年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予善于做“表面文章”的德國(guó)科學(xué)家哈德·埃特爾，他的成就之一是證實(shí)了氣體在固體催化劑表面進(jìn)行的反應(yīng)，開(kāi)創(chuàng)了表面化學(xué)的方法論。埃特爾研究的氮?dú)夂蜌錃夥肿釉诠腆w催化劑表面發(fā)生的部分變化過(guò)程如圖所示：

①下列說(shuō)法不正確的是_________。

A.升高溫度可以提高一段時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)效率

B．圖示中的②→③以及后面幾個(gè)過(guò)程均是放熱過(guò)程

C．此圖示中存在鍵斷裂和鍵斷裂，以及鍵的形成過(guò)程

②合成氨工業(yè)中，原料氣（、及少量、的混合氣）在進(jìn)入合成塔前常用（醋酸二氨合亞銅，代表醋酸根）溶液來(lái)吸收原料氣中的，其反應(yīng)是：，生產(chǎn)中必須除去原料氣中的原因是_________；溶液吸收原料氣中的的生產(chǎn)適宜條件應(yīng)是____________。

Ⅱ．氮循環(huán)是指氮在自然界中的循環(huán)轉(zhuǎn)化過(guò)程，是生物圈內(nèi)基本的物質(zhì)循環(huán)之一，存在較多藍(lán)、綠藻類的酸性水體中存在如有圖所示的氮循環(huán)，請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題。

（3）硝化過(guò)程的方程式是，恒溫時(shí)在亞硝酸菌的作用下發(fā)生該反應(yīng)，能說(shuō)明體系達(dá)到平衡狀態(tài)的是____（填標(biāo)號(hào)）。

A．溶液的不再改變

B．的消耗速率和的生成速率相等

C．溶液中、、的總物質(zhì)的量保持不變

實(shí)驗(yàn)測(cè)得在其它條件一定時(shí)，硝化反應(yīng)的速率隨溫度變化曲線如下圖A所示，溫度高于35℃時(shí)反應(yīng)速率迅速下降的原因可能是__________________。

（4）亞硝酸鹽含量過(guò)高對(duì)人和動(dòng)植物都會(huì)造成直接或間接的危害，因此要對(duì)亞硝酸鹽含量過(guò)高的廢水進(jìn)行處理。處理亞硝酸鹽的方法之一是用次氯酸鈉將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽，反應(yīng)方程式是。在25℃和35℃下，分別向初始濃度為的溶液中按不同的投料比加入次氯酸鈉固體（忽略溶液體積的變化），平衡時(shí)的去除率和溫度、投料比的關(guān)系如上圖B所示，a、b、c、d四點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率由小到大的順序是______，35℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)______（保留三位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】 C 防止使催化劑中毒 高壓、低溫 A 溫度過(guò)高使亞硝酸菌失去活性 d、c、b、a 2.67

【解析】

根據(jù)催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)判斷；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂、生成物中化學(xué)鍵形成判斷；結(jié)合催化劑的催化效率與溫度有關(guān)解題；NH4+硝化過(guò)程的方程式是2NH4++3O22HNO3+2H2O+2H+，恒溫時(shí)在亞硝酸菌的作用下發(fā)生該反應(yīng)，能說(shuō)明體系達(dá)到平衡狀態(tài)的是正逆反應(yīng)速率相同，個(gè)組分含量和濃度保持不變，溫度高于35℃時(shí)反應(yīng)速率迅速下降，說(shuō)明催化劑亞硝酸菌失去生理活性；結(jié)合平衡常數(shù)的公式計(jì)算。

Ⅰ．(1)根據(jù)圖象可以看出轉(zhuǎn)化成甲醛時(shí)活化能最低，使用催化劑時(shí)主要產(chǎn)物為HCHO；

(2)①A．反應(yīng)未達(dá)到平衡時(shí)，升高溫度，可促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，加快反應(yīng)速率，可以提高一段時(shí)間內(nèi)NH3的生產(chǎn)效率，故A正確；

B．圖①→②為化學(xué)鍵的斷裂過(guò)程，為吸熱過(guò)程，圖②→③為化學(xué)鍵的形成過(guò)程，為放熱過(guò)程，后面是化學(xué)鍵形成過(guò)程為放熱過(guò)程，故B正確；

C．圖中分析可知包含反應(yīng)物氮?dú)饣瘜W(xué)鍵斷裂，存在三鍵的斷裂，N-H鍵的形成，不包含H-H鍵的斷裂，故C錯(cuò)誤；

故答案為C；

②生產(chǎn)中必須除去原料氣中CO的原因是：防止CO使催化劑中毒，Cu(NH3)2Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]AcCO△H＜0，反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，Cu(NH3)2Ac溶液吸收原料氣中的CO的生產(chǎn)適宜條件應(yīng)是：高壓、低溫，平衡正向進(jìn)行；

(3)NH4+硝化過(guò)程的方程式是2NH4++3O22HNO3+2H2O+2H+，恒溫時(shí)在亞硝酸菌的作用下發(fā)生該反應(yīng)，能說(shuō)明體系達(dá)到平衡狀態(tài)的條件是正逆反應(yīng)速率相同，個(gè)組分含量保持不變；

A．溶液的pH不再改變，說(shuō)明微粒難度保持不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；

B．速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，NH4+的消耗速率和H+的生成速率相等，只能說(shuō)明平衡正向進(jìn)行，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；

C．元素守恒，溶液中NH4+、NH3H2O、HNO3、NO2-的總物質(zhì)的量始終保持不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；

故答案為：A；

實(shí)驗(yàn)測(cè)得在其它條件一定時(shí)，NH4+硝化反應(yīng)的速率隨溫度變化曲線如圖A所示，溫度高于35℃時(shí)反應(yīng)速率迅速下降的原因可能是：溫度過(guò)高使亞硝酸菌失去活性；

(4)處理亞硝酸鹽的方法之一是用次氯酸鈉將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽，反應(yīng)方程式是ClO-+NO2-═NO3-+Cl-．在25℃和35℃下，分別向NO2-初始濃度為5×10-3mol/L的溶液中按不同的投料比加入次氯酸鈉固體(忽略溶液體積的變化)，35°C平衡時(shí)NO2-的去除率80%，消耗NO2-的物質(zhì)的量濃度=5×10-3mol/L×80%=0.004mol/L，投料比為2，則n(ClO-)=10-2mol/L，ab為相同溫度下，cd為相同溫度下，比值越大，ClO-的轉(zhuǎn)化率越小，則a、b、c、d四點(diǎn)ClO-的轉(zhuǎn)化率由小到大的順序是dcba；35℃時(shí)該反應(yīng)：

此溫度下的平衡常數(shù)K==2.67。