题目内容
【题目】NO与CO在金属铑(Rh)的催化下发生反应2NO(g)+CO(g)=N2O(g)+CO2(g) ΔH,该反应过程经历如下两步:
反应Ⅰ:NO(g)+CO(g)+Rh(s)=RhN(s)+CO2(g) ΔH1=-33.44 kJ·mol-1;
反应Ⅱ:RhN(s)+NO(g)=Rh(s)+N2O ΔH2=-319.35 kJ·mol-1。
如图所示为该反应在无催化剂(a)和有催化剂(b)时反应过程的能量变化对比图:
下列有关判断正确的是( )
A.ΔH=-285.91 kJ·mol-1
B.E1为反应2NO(g)+CO(g)=N2O(g)+CO2(g)的活化能
C.E2为使用催化剂后降低的活化能
D.使用合适的催化剂可降低反应的活化能,提高反应速率
【答案】D
【解析】
A.反应Ⅰ:NO(g)+CO(g)+Rh(s)=RhN(s)+CO2(g) ΔH1=-33.44 kJ·mol-1,反应Ⅱ:RhN(s)+NO(g)=Rh(s)+N2O ΔH2=-319.35 kJ·mol-1。根据盖斯定律,将反应I+反应Ⅱ得:2NO(g)+CO(g)=N2O(g)+CO2(g) ΔH=(-33.44 kJ·mol-1)+(-319.35 kJ·mol-1)=-352.79 kJ·mol-1,故A错误;
B.根据图像,E1为反应2NO(g)+CO(g)=N2O(g)+CO2(g)有催化剂和无催化剂时的活化能的差,故B错误;
C.根据图像,E2为该反应的反应热,故C错误;
D.使用合适的催化剂可降低反应的活化能,增大活化分子百分数,提高反应速率,故D正确;
故选D。
【题目】合成氨对人类的生存和发展有着重要意义,1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨,实现了人工固氮。
(1)反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的化学平衡常数表达式为_____。
(2)请结合下列数据分析,工业上选用氮气与氢气反应固氮,而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是______。
序号 | 化学反应 | K(298K)的数值 |
① | N2(g)+O2(g)2NO(g) | 5×10-31 |
② | N2(g)+3H2(g)2NH3(g) | 4.1×106 |
(3)对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在一定条件下氨的平衡含量如下表。
温度/℃ | 压强/MPa | 氨的平衡含量 |
200 | 10 | 81.5% |
550 | 10 | 8.25% |
①该反应为______(填“吸热”或“放热”)反应。
②哈伯选用的条件是550℃、10MPa,而非200℃、10MPa,可能的原因是______。
(4)一定温度下,在容积恒定的密闭容器中充入1mol氮气和3mol氢气,一段时间后达化学平衡状态。若保持其他条件不变,向上述平衡体系中再充入1mol氮气和3mol氢气,氮气的平衡转化率______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)尽管哈伯的合成氨法被评为“20世纪科学领域中最辉煌的成就”之一,但仍存在耗能高、产率低等问题。因此,科学家在持续探索,寻求合成氨的新路径。如图为电解法合成氨的原理示意图,阴极的电极反应式为______。