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。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·molˉ1
反应 II：4NH3(g)+3O2(g)
2N2(g) +6H2O(g) △H
（1）
化学键 | H—O | O=O | N≡N | N—H |
键能kJ·molˉ1 | 463 | 496 | 942 | 391 |
△H=__________________ 。
（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，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正(NH3)=6v逆(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
（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该催化剂在高温时选择反应____________ (填“ I ”或“ II”）。
② 520℃时，4NH3(g)+5O2
4NO(g) +6H2O(g)的平衡常数K=____________________________ (不要求得出计算结果，只需列出数字计算式）。
③有利于提高NH3转化为N2平衡转化率的措施有_______________
A．使用催化剂Pt/Ru
B．使用催化剂Cu/TiO2
C．增大NH3和O2的初始投料比
D．投料比不变，增加反应物的浓度
E．降低反应温度
（4）采用氨水吸收烟气中的SO2，
①若氨水与SO2恰好完全反应生成正盐，则此时溶液呈_____性（填“酸”或“碱”）常温下弱电解质的电离平衡常数如下：氨水：Kb=1.8×10ˉ5mol·Lˉ1；H2SO3 ：Ka1=1.3×10ˉ2mol·Lˉ1，Ka2=6.3×10ˉ8mol·Lˉ1
②上述溶液中通入______气体可使溶液呈中性，（填“SO2”或NH3”）此时溶液离子浓度由大到小的顺序_________________________________。
【答案】 △H=―1260kJ·molˉ1 A I 
E 碱 SO2 c(NH4+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)
【解析】（1）4NH3(g)+3O2(g)
2N2(g) +6H2O(g) △H=反应物的键能总和-生成物的键能总和
=
=―1260kJ·molˉ1 。
（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，A.使用催化剂时，可降低该反应的活化能，加快其反应速率,A正确；B．若测得容器内4v正(NH3)=6v逆(H2O)时，两速率之比不等于化学计量数之比，说明反应未达平衡，B不正确；C．当容器内
=1时，并不能说明各组分含量保持不变，也不能说明正、逆反应速率相等，所以不能说明反应已达平衡，C不正确。
（3）①根据图像结合N元素守恒可知，在高温时氨主要转化为NO，所以该催化剂在高温时选择反应I。
② 520℃时，4NH3(g)+5O2
4NO(g) +6H2O(g)的平衡常数可根据A点数据计算.A点对应的纵坐标为0.2，说明n(N2)=n(NO)=0.2mol，根据N元素守恒得n(NH3)=1-0.2-0.2
=0.4mol，再根据H元素守恒得n(H2O)= 
，最后根据O元素守恒得n(O2)=2- 
- 
= 1.45mol，所以K= 
。
③使用催化剂Pt/Ru可以加快化学反应速率，但不能提高反应物的转化率，所以A和B都不正确； C．增大NH3和O2的初始投料比会减小氨气的转化率，C不正确； D．正反应是气体分子数变多的方向，投料比不变，增加反应物的浓度相当于采取了加压的措施，加压对逆反应有利，所以氨的转化率减小，D不正确； E．正反应是放热反应，所以降低反应温度对正反应有利，有利于提高NH3转化为N2平衡转化率，所以E正确。
（4）①若氨水与SO2恰好完全反应生成正盐即亚硫酸铵，溶液中铵根和亚硫酸根都会水解，铵根水解使溶液呈酸性，而亚硫酸根水解则使溶液呈碱性，由于Ka2=6.3×10ˉ8mol·Lˉ1小于Kb=1.8×10ˉ5mol·Lˉ1,根据越弱越水解，溶液的酸碱性由水解程度更大的离子决定，所以此时溶液呈碱性。由于亚硫酸氢根的电离程度大于其水解程度，亚硫酸氢铵溶液呈酸性（由Kb和Ka1=1.3×10ˉ2mol·Lˉ1的相对大小也能得出这个结论）
②由①的分析可知上述溶液中通入SO2气体可使溶液呈中性，即常温下溶液pH=7，由Ka2=
=6.3
,把c(H+)=1
代入，得
=6.3
，所以c(HSO3-)>c(SO32-)。此时溶液中的溶质为(NH4)2SO3和NH4HSO3的混合物，因为盐类水解的程度一般是很小的，所以溶液中离子浓度由大到小的顺序：c(NH4+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)。
【题目】草酸晶体的组成可表示为H2C2O4·xH2O，某研究性学习小组用下图装置进行“草酸晶体受热分解的部分产物的验证”的实验。请回答下列问题。
【资料查阅】
①草酸晶体在101 ℃时开始熔化，150 ℃时开始升华，175 ℃时开始分解；
②草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物。
（1）按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的部分分解产物，装置B中可观察到有气泡冒出且澄清石灰水变浑浊，由此甲同学判断草酸晶体分解的产物中有CO2。但立即遭到乙同学反对，其反对的理由可能是______________________________________。
（2）丙同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO，为进行验证，X应选用________(填化学式)浓溶液，装置D的作用是____________________。
（3）实验过程中涉及如下操作：①点燃装置A处的酒精灯；②熄灭装置A处的酒精灯；③点燃装置E处的酒精灯；④熄灭装置E处的酒精灯。这4步操作由先到后的顺序为____________(填序号)。点燃E处酒精灯前必须要进行的操作是______________。
（4）实验过程中发现装置E中黑色粉末变红色，装置F中有黑色固体生成，经检测装置F中的固体为金属单质，则装置F中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
（5）丁同学用滴定法测定草酸晶体中结晶水的含量，进行了下列操作：
步骤一：用分析天平称取3.15 g纯净的该草酸晶体，配制成250 mL溶液。
步骤二：用移液管移取25.00 mL待测草酸溶液于锥形瓶中，并加入适量硫酸酸化。
步骤三：取0.100 mol·L－1标准酸性KMnO4溶液，进行滴定，三次结果如下表所示：
第一次 | 第二次 | 第三次 | |
待测溶液体积(mL) | 25.00 | 25.00 | 25.00 |
标准溶液体积(mL) | 9.99 | 10.01 | 10.00 |
已知滴定反应的离子方程式为：MnO
＋H2C2O4＋H＋―→Mn2＋＋CO2↑＋H2O(未配平)。
①配制草酸溶液的操作步骤依次是：将晶体置于烧杯中，加水溶解，将溶液转移入________，洗涤，定容，摇匀。
②通过计算确定x＝________。
