题目内容

【题目】NH3作为一种重要化工原料,被大量应用于工业生产,与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863计划。

(1)催化剂常具有较强的选择性,即专一性。已知:

反应I :4NH3(g) +5O2(g)4NO(g) +6H2O(g) △H= -905.0 kJ·mol-1

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

写出NO分解生成N2与O2的热化学方程式_____。

(2)在恒温恒容装置中充入一定量的NH3和O2,在某催化剂的作用下进行反应I ,测得不同时间的NH3和O2,的浓度如下表:

时间(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

则下列有关叙述中正确的是_____________。

A.使用催化剂时,可降低该反应的活化能,加快其反应速率

B.若测得容器内4v(NH3) =6v(H2O)时,说明反应已达平衡

C.当容器内=1时,说明反应已达平衡

D.前10分钟内的平均速率v( NO)=0.088 mol·L-1·min-1

(3)氨催化氧化时会发生上述两个竞争反应I、II。为分析某催化剂对该反应的选择性,在1L密闭容器中充入1 mol NH3和2mol O2,测得有关物质的量关系如下图:

①该催化剂在低温时选择反应_______(填“ I ”或“ II”)。

52℃时,4NH3+3O22N2+6H2O的平衡常数K=_______(不要求得出计算结果,只需列出数字计算式)。

C点比B点所产生的NO的物质的量少的主要原因________。

(4)制备催化剂时常产生一定的废液,工业上常利用氢硫酸检测和除去废液中的Cu2+

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

①在计算溶液中的离子浓度时,涉及弱酸的电离通常要进行近似处理。则0.lmol L-1

硫酸的pH≈______(取近似整数)。

②某同学通过近似计算发现0.lmol L-1氢硫酸与0.0lmol L-1氢硫酸中的c(S2-)相等,而且等于_____mol·L-1

③已知,某废液接近于中性,若加入适量的氢硫酸,当废液中c(Cu2+) >_____ mol·L-1(计算结果保留两位有效数字),就会产生CuS沉淀。

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

AD

⑶①II 该反应为放热反应,当温度升高,平衡向左(逆反应)移动

⑷① 4 7.1×10-15 1.2×10-30

【解析】(1)已知:反应I :4NH3(g) +5O2(g)4NO(g) +6H2O(g) △H= -905.0 kJ·mol-1,反应 II : 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g) +6H2O(g) △H= -1266.6 kJ·mol-1,根据盖斯定律可知( 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与O2的热化学方程式为2NO(g)N2(g) +O2(g) △H= -180.8 kJ·mol-1

(2)A.催化剂的使用,可降低该反应的活化能,加快其反应速率,故A正确;B.当6v(NH3) =4v(H2O)时可说明反应已达平衡,故B错误;C.容器内=1时,无法表明反应达到平衡,故C错误;D.前10分钟内的平均速率v(NH3)=v( NO)= mol·L-1·min-1=0.088 mol·L-1·min-1,故D正确;答案为AD。

(3)①由图示可知低温时,容器主要产物为N2,则该催化剂在低温时选择进行反应II;

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

变化物质的量浓度(mol/L) 0.2 0.25 0.2 0.3

4NH3+3O22N2+6H2O

变化物质的量浓度(mol/L) 0.4 0.3 0.2 0.6

平衡物质的量浓度(mol/L) 0.4 1.45 0.2 0.9

故520℃时4NH3+3O22N2+6H2O的平衡常数K=

已知4NH3(g) +5O2(g)4NO(g) +6H2O(g) △H= -905.0 kJ·mol-1,正反应是放热反应,当反应达到平衡后,温度升高,平衡向左(逆反应)移动,导致NO的物质的量逐渐减小,即C点比B点所产生的NO的物质的量少;

(4)①多元弱酸电离时分步进行,但第一步是主要的,

H2SH+ + HS-

起始物质的量浓度(mol L-1 0.1 0 0

起始物质的量浓度(mol L-1 x x x

起始物质的量浓度(mol L-1 0.1-x x x

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

②若0.lmol L-1氢硫酸与0.0lmol L-1氢硫酸中的c(S2-)相等,则可近似认为HS-的浓度和H+相等,此时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-)为7.1×10-15mol·L-1,根据Ksp(CuS) =c(Cu2+) ×c(S2-)=8.5×10-45,可知c(Cu2+) =8.5×10-45÷7.1×10-15=1.2×10-30mol·L-1

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