题目内容

【题目】硝酸是一种重要的化工原料,工业上采用氨催化氧化法制备,生产过程中发生的反应有:

4NH3(g)5O2(g) 4NO(g)6H2O(l) ΔH1-1169.2 kJ/mol

2NO(g)O2(g)=2NO2(g) ΔH2-114.2 kJ/mol

3NO2(g)H2O(l)=2HNO3(aq)NO(g) ΔH3-71.7kJ/mol

回答下列问题:

1NH3(g)2O2(g)=HNO3(aq)H2O(l)ΔH___________kJ/mol

原料气体(NH3O2)在进入反应装置之前,必须进行脱硫处理。其原因是________

2)研究表明2NO(g)O2(g) 2NO2(g)的反应历程分两步:

a2NO(g) N2O2(g)() bN2O2(g)O2(g) 2NO2(g) ()

①该反应的速率由b步决定,说明b步反应的活化能比a步的_____(填“大”或“小”)。

②在恒容条件下,NOO2的起始浓度之比为2:1,反应经历相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如右图,则150℃时,v____v(填“>”或“<”)。若起始c(O2)5.0×104mol·L1,则380下反应达平衡时c(O2)_______ mol·L1

3T1温度时,在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应2NOO2=2NO2,实验测得:vv(NO)消耗2v(O2)消耗kc2(NO)c(O2)vv(NO2)消耗kc2(NO2)kk为速率常数,受温度影响。容器中各反应物和生成物的物质的量随时间变化如图所示:

①下列说法能表明该反应已经达到平衡状态的是_______(填序号)

A.混合气体的密度不变

B.混合气体的颜色不变

Ckk不变

D2v(O2)v(NO2)

②化学平衡常数K与速率常数kk的数学关系式K___________

③温度为T1时的化学平衡常数K_________。若将容器的温度变为T2kk,则T2 _______T1(填” “)。

【答案】- 413.8 防止催化剂中毒,影响生产效率 b 2.5×104mol·L1 BD 160

【解析】

⑴利用盖斯定律求算焓变,脱硫处理主要目的是防止催化剂中毒,影响生产效率;

⑵①活化能越大,反应速率越慢,活化能越小,反应速率越慢;

②开始阶段正在建立平衡的阶段,最高点以后是温度影响平衡移动,在150℃时,处于建立平衡的阶段,正反应速率大于逆反应速率,因此vv,利用三步走进行计算;

⑶①利用判断化学平衡状态的标志进行判断,再利用正逆反应速率相等得出化学平衡常数K与速率常数kk的数学关系,再根据图中数据进行计算K和判断T2 T1相对高低。

⑴将第1个方程式乘以0.25,加上第二个方程式的0.75倍,加上第3个方程式的0.5倍,得出NH3(g)2O2(g)=HNO3(aq)H2O(l)ΔH (-1169.2)×0.25 +(-114.2)×0.75 + (-71.7)×0.5 = - 413.8 kJ/mol,原料气体(NH3O2)在进入反应装置之前,必须进行脱硫处理。其原因是防止催化剂中毒,影响生产效率,故答案为:- 413.8;防止催化剂中毒,影响生产效率;

⑵①活化能越大,反应速率越慢,活化能越小,反应速率越慢,因此b步反应的活化能比a步的大,故答案为:b

②开始阶段正在建立平衡的阶段,最高点以后是温度影响平衡移动,在150℃时,处于建立平衡的阶段,正反应速率大于逆反应速率,因此vv

2NO(g) O2(g) 2NO2(g)

开始(mol·L1):1.0×103 5.0×104 0

转化(mol·L1):5.0×104 2.5×104 5.0×104

平衡(mol·L1):5.0×104 2.5×104 5.0×104

因此380℃下反应达平衡时c(O2)2.5×104mol·L1,故答案为:>;2.5×104mol·L1

⑶①A选项,,气体密度不变,容器体积不变,混合气体的密度始终不变,故A不能作为判断平衡标志;

B选项,二氧化氮是红棕色,当混合气体的颜色不变达到平衡,故B能作为判断平衡标志;

C选项,kk只与温度有关,恒温,kk始终不变,故C不能作为判断平衡标志;

D选项,2v(O2)v(NO2),一个正向,一个逆向移动,速率之比等于计量系数之比,故D能作为判断平衡标志。

综上所述,答案为BD

kc2(NO)c(O2) kc2(NO2),化学平衡常数K与速率常数kk的数学关系式K,故答案为:

③根据图像c(NO) 0.2 molc(O2) 0.2 molc(NO2) 0.8 mol,温度为T1时的化学平衡常数,若将容器的温度变为T2kkK = 1,反应为放热反应,则升温平衡常数减小,则T2 T1,故答案为:160;>。

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