题目内容
17．氨催化氧化是硝酸工业的基础，在某催化剂作用下发生主反应①和副反应②：①4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）△H=-905 kJ•mol-1
②4NH3（g）+3O2（g）?2N2（g）+6H2O（g）△H=-1268 kJ•mol-1
（1）写出N2氧化为NO的热化学方程式N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H=+181.5kJ/mol该反应在高温下能自发进行，则AS＞0 （填“＞“＜”或“=”）
（2）t′℃时，在容积固定的密闭容器中发生反应①，容器内各物质的浓度如表：
| 浓度/mol•L-1 时间/min | c（NH3） | c（O2） | c（NO） | c（H2O） |
| 起始 | 4.0 | 5.5 | 0 | 0 |
| 第2min | 3.2 | 4.5 | 0.8 | 1.2 |
| 第4min | 2.0 | 3.0 | 2.0 | 3.0 |
| 第6min | 2.0 | 3.0 | 2.0 | 3.0 |
A．降低温度 B．增加了生成物 C．减小压强 D．使用了催化剂
②t℃时，在6min（t1）后将装置改为恒压装置，迅速通入一定量的氦气，保持其他条件不变，在t2时刻重新达到平衡，请在图1中画出反应再次达到平衡的图象（标出v（正），v（逆））
（3）以氨作为燃料的固体氧化物（含有O2-）燃料电池是一种新型环保电池．写出电池工作时负极的电极反应式$2N{H}_{3}+3{O}^{2-}-6{e}^{-}$═N2+3H2O
（4）某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解．若用
、
、
、
分别表示N2、NO2、O2和固体催化剂，则在固体催化剂表面分解NO的过 程可用图2表示：①从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是C（填字母序号）．
②由上述原理，在催化剂表面进行NO的分解实验，发现分解速率与浓度关系如图2．从吸附和解吸过程分析，C0后速率降低的原因可能是达到一定浓度后，NO分子浓度太大阻碍N2和O2的解吸．
分析 （1）N2与O2反应可以得到NO，根据盖斯定律计算反应焓变，该反应为高温自发进行，需满足的条件为△H＞0，△S＞0；
（2）①反应①为4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g），反应是气体量增加的可逆反应，根据表中数据，结合勒夏特列原理解答；
②6min（t1）后将装置改为恒压装置，即整个体系在压力不变的状态下反应，迅速通入氦气，氦气不参加反应，但在恒压装置中起增大体系体积的作用，等效于对气体进行稀释，结合勒夏特列原理解答；
（3）电池工作时负极失去电子发生电极反应，NH3和O2-失去电子，由于是环保电池，产物应为对环境无污染的产物，应为N2和H2O；
（4）①结合固体催化剂的机理图解答，整个反应为2NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+O2，并根据题（1）的焓变来解答；
②结合机理图和速率-浓度变化图分析可能的原因，整个反应在催化剂表面进行，如果NO浓度太大，会阻碍产物N2和O2的解吸，从而影响NO的分解速率．
解答 解：（1）主反应①为：4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）△H1=-905kJ/mol，
副反应②为：4NH3（g）+3O2（g）?2N2（g）+6H2O（g）△H2=-1268kJ/mol，
N2与O2反应，产物为NO，方程式为N2（g）+O2（g）?2NO（g），此反应可由$\frac{①-②}{2}$得到，根据盖斯定律，该反应的焓变为$△H=\frac{△{H}_{1}-△{H}_{2}}{2}$=$\frac{-905+1268}{2}=+181.5kJ/mol$；该反应在高温下自发进行，需满足条件△H＞0，△S＞0．
故答案为：N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H=+181.5kJ/mol；＞；
（2）①主反应①为：4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）△H1=-905kJ/mol，反应过程中，气体的量增加，根据表中数据分析选项，2min时，体系发生了反应，生成0.8mol/L的NO和1.2mol/L的H2O，
A．反应焓变△H=-905kJ/mol＜0，表明反应是放热反应，降低温度有助于反应正向移动，但降低温度会使化学反应速率变慢，从表中看出，0-2min，氨气反应了0.8mo/L；2-4min，氨气反应了1.2mol/L，反应速率是增加的，不可能是降低温度导致的，故A不选；
B．增加生成物最终达到平衡时会破坏不加生成物时的生成物之间的物质的量之比，从表中数据可知，从反应开始到平衡，生成物的物质的量之比没有发生改变，故B不选；
C．该反应是气体的量增多的反应，相当于反应过程中体系的压强是增大的，若减小压强，将会导致平衡向逆反应方向移动，但减小压强将导致化学反应速率变慢，由A的分析可知，化学反应的速率是加快的，则改变的条件不是减小压强，故C不选；
D．使用催化剂，催化剂能加快反应速率，但不改变平衡的移动，符合，故D可选．
故选D；
②6min（t1）后将装置改为恒压装置，恒压下通入氦气，氦气不参加反应，相当于给体系进行稀释，等效于给体系减压，根据勒夏特列原理，反应平衡向增压方向移动，图象上表现为速率变化不在连接着之前的线，对体系稀释都将导致化学反应速率减小，平衡正向移动，则v正＞v逆，图象为
，
故答案为：．
（3）氨作为燃料的燃料电池，含有O2-，在负极NH3应失去电子，发生电极反应，考虑到是环保电池，则产物应为N2和H2O，其中N2是由NH3中N元素变化而来，H元素与O元素结合生成H2O，根据电子得失守恒，负极的电极反应方程式为：$2N{H}_{3}+3{O}^{2-}6{e}^{-}$═N2+3H2O．故答案为：$2N{H}_{3}+3{O}^{2-}-6{e}^{-}$═N2+3H2O；
（4）①从机理图可以看出，首先A状态中，NO被吸附到催化剂表面，B状态为NO变成N原子和O原子，这个过程需要吸收能量，C状态为N原子和N原子结合变成N2，O原子和O原子结合变成O2，这个过程为成键过程，需要放出能量，则从整个反应过程来看，反应是2NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+O2，由第（1）问可知，此反应的正反应是吸热反应，则此反应是放热反应，反应焓变△H＜0，可见生成物状态时，体系能量最低，据此，可大致做出反应的能量变化图：
，则能量最低的是C．
故答案为C；
②由分解速率与浓度关系的变化图可知，当NO的浓度达到c0后，分解速率降低，整个反应都是在催化剂表面进行，当NO浓度太大时，占据催化剂表面，可能会导致主体反应的反应所需的空间减小，继而阻碍N2和O2的解吸，解吸过程是生成N2和H2最终离开催化剂表面，如果解吸受阻，会导致产物浓度增加，根据勒夏特列原理，平衡向逆反应方向移动，产生的结果就是NO的分解速率下降．
故答案为：达到一定浓度后，NO分子浓度太大阻碍N2和O2的解吸．
点评 本题考查热化学方程式，焓变的计算，化学平衡的移动，影响化学反应速率的因素，电化学等知识，考查的知识点较多，比较综合，有助于培养从原理角度分析化学反应的实质．题目难度中等．
阅读快车系列答案| A． | CH4+Cl2$\stackrel{光}{→}$CH2Cl2+H2 取代反应 | |
| B． | CH2=CH2+Br2→CH3CHBr2 加成反应 | |
| C． | 2 CH3CHO+O2$\stackrel{催化剂}{→}$2CH3COOH 加成反应 | |
| D． | CH3COOC2H5+H2O$→_{△}^{浓硫酸}$CH3COOH+C2H5OH 取代反应 |
| 操作及现象 | 结论 | |
| A | 向等体积等浓度的H2O2溶液中分别加入5滴等浓度的CuSO4和KMnO4溶液，观察气体产生的速度 | 比较CuSO4和KMnO4的催化效果 |
| B | 向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液，溶液呈红色． | 溶液中一定含有Fe2+ |
| C | 测定等浓度的HCOOK和K2S溶液的pH | 比较Ka（HCOOH） 和Ka2（H2S）的大小 |
| D | C2H5OH与浓硫酸混合后加热到170°C，制得的气体使酸性KMnO4溶液褪色 | 一定是制得的乙烯使酸性KMnO4溶液褪色 |
| A． | A | B． | B | C． | C | D． | D |
| A． | 金属性：Z＞Y | |
| B． | 原子半径：W＞Z＞Y＞X | |
| C． | 元素X和Y只能形成一种化合物 | |
| D． | Y、Z、W的最高价氧化物对应的水化物均能相互反应 |
| A． |  蒸拌原料 | B． |  淀粉发酵 | C． |  用水浸淋 | D． |  放置陈酿 |
）为原料合成，路线如下（部分反应条件省略）：
．
．| A． |  图表示一定温度下FeS和CuS的沉淀溶解平衡曲线，则Ksp（FeS）＜Ksp（CuS） | |
| B． |  图表示pH=2的甲酸与乙酸溶液稀释时的pH变化曲线，则酸性：甲酸＜乙酸 | |
| C． |  图表示用0．l0 mol•L-1NaOH溶液滴定25.00 mL盐酸的滴定曲线，则c（HCl）=0.08mol•L-1 | |
| D． |  图表示反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）平衡时NH3体积分数随起始$\frac{n（{N}_{2}）}{n（{H}_{2}）}$，变化的曲线，则转化率：αA（H2）=αB（H2） |