Question

1．催化劑的活性與選擇性是現(xiàn)代化學(xué)技術(shù)研究的重要內(nèi)容．
I、催化劑改變活化能影響反應(yīng)速率
（1）在汽車(chē)尾氣排氣管口將NO和CO轉(zhuǎn)化成無(wú)污染氣體．T℃時(shí)，分別將等物質(zhì)的量的NO和CO充入兩個(gè)容積均為2L的密閉容器中，保持溫度和體積不變，分別歷經(jīng)途徑I、Ⅱ反應(yīng)．反應(yīng)過(guò)程中NO的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖甲所示．

①寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2NO+2CO?2CO₂+N₂．
②l0min內(nèi)途徑II的反應(yīng)速率v（N₂）=0.005mol/（L•min）；圖乙反映了尾氣處理的不同途徑中反應(yīng)體系能量變化與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系，則途徑I對(duì)應(yīng)圖乙中的A（填“A”或“B”）．汽車(chē)尾氣排氣管口使用催化劑可以提高污染物轉(zhuǎn)化率，其原因是排氣管是敞口容器，管中進(jìn)行的反應(yīng)為非平衡狀態(tài)，該非平衡條件下，反應(yīng)速率越快相同時(shí)間內(nèi)污染物轉(zhuǎn)化率越高．
Ⅱ、溫度能提高催化劑的選擇性
（2）氨催化氧化時(shí)會(huì)發(fā)生兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)I、Ⅱ．為分析溫度對(duì)催化劑選擇性的影響，在1L密閉容器中充入l mol NH₃和2mol O₂，測(cè)得有關(guān)物質(zhì)的量關(guān)系如丙圖．
①520℃時(shí)，4NH₃+3O₂?2N₂+6H₂O的平衡常數(shù)K的計(jì)算表達(dá)式為$\frac{0．{9}^{6}×0．{2}^{4}}{0．{4}^{4}×1.4{5}^{3}}$；
②工業(yè)制備HN0O₃，選擇的最佳溫度為840°C．
Ⅲ、催化劑的制備
（3）金屬銅是有機(jī)合成催化劑，其純度影響催化效果．現(xiàn)有銅的提純利用如圖丁裝置．則陰極反應(yīng)的電極反應(yīng)式為Cu（NH₃）₄²⁺+2e^-=Cu+4NH₃；在4.825A的電流作用下通電l小時(shí)，可以獲得純銅5.76g（已知F=96500C/mol）．

Answer 1

分析 I、催化劑改變活化能影響反應(yīng)速率
（1）①在汽車(chē)尾氣排氣管口將NO和CO轉(zhuǎn)化成無(wú)污染氣體生成二氧化碳和氮?dú)猓?br />②l0min內(nèi)途徑II中NO物質(zhì)的量變化為0.4mol-0.2mol=0.2mol，反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$；途徑Ⅰ達(dá)到平衡時(shí)間長(zhǎng)，途徑Ⅱ達(dá)到平衡狀態(tài)需要時(shí)間短，A為活化能大，B為活化能��；排氣管是敞口容器，管中進(jìn)行的反應(yīng)為非平衡狀態(tài)；
Ⅱ、溫度能提高催化劑的選擇性
（2）①520℃時(shí)反應(yīng)為4NH₃+5O₂=2N₂+6H₂O，4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O，計(jì)算平衡濃度，平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$；
②工業(yè)制備硝酸需要氨氣催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮；
Ⅲ、催化劑的制備
（3）粗銅提純過(guò)程中做陽(yáng)極，精銅做陰極，電解質(zhì)溶液中Cu（NH₃）₄²⁺得到電子生成銅，結(jié)合電極反應(yīng)和電子守恒計(jì)算得到純銅質(zhì)量．

解答 解：（1）①在汽車(chē)尾氣排氣管口將NO和CO轉(zhuǎn)化成無(wú)污染氣體生成二氧化碳和氮?dú)�，反�?yīng)的化學(xué)方程式為2NO+2CO?2CO₂+N₂，
故答案為：2NO+2CO?2CO₂+N₂；
②l0min內(nèi)途徑II中NO物質(zhì)的量變化為0.4mol-0.2mol=0.2mol，生成氮?dú)馕镔|(zhì)的量為0.1mol，l0min內(nèi)途徑II的反應(yīng)速率v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.1mol}{2L}}{10min}$=0.005mol/（L•min），途徑Ⅰ達(dá)到平衡時(shí)間長(zhǎng)，途徑Ⅱ達(dá)到平衡狀態(tài)需要時(shí)間短，A為活化能大，B為活化能小，途徑I對(duì)應(yīng)圖乙中A，汽車(chē)尾氣排氣管口使用催化劑可以提高污染物轉(zhuǎn)化率，是因?yàn)榕艢夤苁浅�口容器，管中進(jìn)行的反應(yīng)為非平衡狀態(tài)，該非平衡條件下，反應(yīng)速率越快相同時(shí)間內(nèi)污染物轉(zhuǎn)化率越高，
故答案為：0.005mol/（L•min）；A；排氣管是敞口容器，管中進(jìn)行的反應(yīng)為非平衡狀態(tài)，該非平衡條件下，反應(yīng)速率越快相同時(shí)間內(nèi)污染物轉(zhuǎn)化率越高；
（2）①520℃時(shí)反應(yīng)     4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O
變化量（mol/L）          0.2    0.25     0.2    0.3
520℃時(shí)，4NH₃+3O₂?2N₂+6H₂O
起始量（mol/L）        1            2       0        0
變化量（mol/L） 0.4+0.2   0.3+0.25    0.2    0.6
平衡量（mol/L）     0.4        1.45         0.2     0.9
反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算表達(dá)式為：K=$\frac{0．{9}^{6}×0．{2}^{4}}{0．{4}^{4}×1.4{5}^{3}}$，
故答案為：$\frac{0．{9}^{6}×0．{2}^{4}}{0．{4}^{4}×1.4{5}^{3}}$；
②圖象丙分析可知840°C時(shí)生成一氧化氮其量最大，工業(yè)制備HNO₃，選擇的最佳溫度為840°C，
故答案為：840°C；
（3）粗銅提純過(guò)程中做陽(yáng)極，精銅做陰極，電解質(zhì)溶液中Cu（NH₃）₄²⁺得到電子生成銅，陰極電極反應(yīng)為：Cu（NH₃）₄²⁺+2e^-=Cu+4NH₃，在4.825A的電流作用下通電l小時(shí)，通過(guò)的電量=4.825A×3600s=17370C，通過(guò)電子物質(zhì)的量=$\frac{17370C}{96500C/mol}$=0.18mol，生成獲得純銅物質(zhì)的量=0.09mol，質(zhì)量=0.09mol×64g/mol=5.76g，
故答案為：Cu（NH₃）₄²⁺+2e^-=Cu+4NH₃；5.76．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡影響因素、圖象分析判斷、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算、電解原理和電子守恒的計(jì)算等，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．