题目内容
【题目】氨是工农业生产中重要的基础物质，研究合成氨及氨的应用具有重要意义。
（1）已知：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH=-92kJ/mol，N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的活化能为508kJ/mol。则2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的活化能为___________kJ/mol
（2）我国科研人员研制出Ti-H-Fe双温区催化剂（Ti-H区与Fe区温差可超过100℃）。Ti-H-Fe双温区催化合成氨的反应历程如下图一，其中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注。
下列说法中正确的是___________。
A．①为
的断裂过程
B．①②③在高温区发生，④⑤在低温区发生
C．④为N原子由Fe区域向Ti-H区域的传递过程
D．使用Ti-H-Fe双温区催化剂时合成氨反应转变为吸热反应
（3）以氨和CO2为原料合成尿素的反应为2NH3(g)＋CO2(g)
CO(NH2)2(l)＋H2O(g)。工业生产时，需要原料气带有水蒸气，图二中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示在不同水碳比[
]时，CO2的平衡转化率与氨碳比[
]之间的关系。
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是________，判断依据是________。
②测得M点氨气的平衡转化率为40%，则x1＝______。
（4）将氨氧化法制硝酸过程中氨经催化氧化后的气体（高于800℃）急剧冷却到100℃以下，一方面除去大量的H2O，使NO(g)和O2(g)发生反应，另一方面温度低有利于生成NO2(g)。
2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：
Ⅰ.2NO(g)N2O2(g)(反应快，瞬间达到平衡)ΔH1＜0
v1正＝k1正c2(NO) v1逆＝k1逆c(N2O2)
Ⅱ.N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(反应慢)ΔH2＜0
v2正＝k2正c(N2O2)c(O2) v2逆＝k2逆c2(NO2)
其中k1、k2是速率常数，随温度上升而增大。
则:①一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K＝_____，根据速率方程分析，升高温度该总反应速率减小的原因是__________。
②由实验数据得到v2正～c(O2)的关系可用如图表示。当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则可能变为相应的点为__(填字母)。
【答案】600 BC Ⅲ 当氨碳比相同时，水碳比越大，即原料气中含水蒸气越多，CO2的平衡转化率越小 3 
温度升高，反应I逆向移动并迅速达到平衡，导致N2O2浓度减小，虽然温度升高k2正、k2逆均增大，但对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应Ⅱ速率变小，总反应的速率由较慢的一步决定，所以总反应速率减小 a
【解析】
(1)设N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的活化能为E1，2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的活化能为E2，2NH3(g)N2(g)+3H2(g)是N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的逆反应，则E1-E2=ΔH，所以，508kJ/mol -E2=-92kJ/mol，解得：E2=600kJ/mol，故答案为：600；
(2)A．①为催化剂吸附N2的过程，A错误；
B．从图上可知：②过程为在Fe区形成过渡态的过程，为吸热反应，在高温区反应更利于形成过渡态，那么Fe区为高温区，Ti-H区为低温区，①②③都是在Fe区反应的，即①②③都是在高温区反应的，④⑤都是在Ti-H区反应的，即④⑤都是在低温区反应的，B正确；
C．由图可知，④为N原子由Fe区域向Ti-H区域的传递过程，C正确；
D．一个反应是吸热反应还是放热反应与是否使用催化剂、使用什么催化剂无关，只与反应物的始态和终态有关，由合成氨的ΔH＜0可知，合成氨为放热反应，D错误；
综上所述：BC正确，AD错误，故答案为：BC；
(3)①横坐标，即氨碳比[
]一定时，水碳比[
]增大，则n(H2O)增大，c(H2O)增大，平衡逆向移动，CO2的转化率应减小，当氨碳比相同时，水碳比越大，即原料气中含水蒸气越多，CO2的平衡转化率越小，则Ⅲ为水碳比最大的曲线，故答案为：Ⅲ；当氨碳比相同时，水碳比越大，即原料气中含水蒸气越多，CO2的平衡转化率越小；
②设CO2的起始物质的量为1，则NH3的起始物质的量为x1，M点：氨气的平衡转化率为40%，CO2的转化率为60%，则有：40%x1=60%×1×2，解得x1=3，故答案为：3；
(4)①平衡时，v1正＝v1逆，v2正＝v2逆，即k1正c2(NO)=k1逆c(N2O2)，k2正=c(N2O2)×c(O2)＝k2逆c2(NO2)，即
，
，2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)的K=
=
×
=
×
=。温度升高，反应I逆向移动并迅速达到平衡，导致N2O2浓度减小，虽然温度升高k2正、k2逆均增大，但对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应Ⅱ速速率变小，总反应的速率由较慢的一步决定，所以总反应速率减小，故答案为：；温度升高，反应I逆向移动并迅速达到平衡，导致N2O2浓度减小，虽然温度升高k2正、k2逆均增大，但对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应Ⅱ速率变小，总反应的速率由较慢的一步决定，所以总反应速率减小；
②温度升高平衡N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)逆向移动，c(O2)增大，横坐标比x点的横坐标大。温度升高，反应I逆向移动并迅速达到平衡，导致N2O2浓度减小，虽然温度升高k2正、k2逆均增大，但对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应Ⅱ速率变小，即v2正减小，纵坐标比x点的纵坐标小，综上所述，a点可能，故答案为：a。
