题目内容

【题目】合理应用和处理含氮的化合物,在生产生活中有重要意义。

(1)用活化后的V2O5作催化剂,氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图1所示。

写出总反应化学方程式

(2)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-94.4gKJ·mol-1,恒容时,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图2所示。

在2L容器中发生反应,前20min内,v(NH3)= ,放出的热量为

25min时采取的措施是

时段III条件下,反应的平衡常数表达式为 (只列计算表达式,不计算)

(3)用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g);H<0。某温度下,向容器为0.1L的密闭容器中通入4molNH3和2molCO2,该反应进行到40s时,达到平衡,此时CO2的妆花率为50%。图3中的曲线表示在前25s内NH3的浓度随时间的变化而变化。其他条件不变,请在图3中用实线画出使用催化剂后c(NH3)随时间的变化曲线。

【答案】(12分)(1)4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

(2)0.050molL-1min-1 (2分,无单位扣1分) 94.4kJ (2分)

将NH3从反应体系中分离出去(2分)2.37

(3)

【解析】

试题分析(1)用V2O5作催化剂,NH3可将NO还原成N2,结合反应历程图可知反应物还有氧气,生成物为N2和H2O,配平即得反应方程式为4NH3+4NO+O24N2+6H2O;

(2)根据图象可知,20min时氨气的物质的量浓度为1.00mol/L,所以氨气的平均反应速率为:v(NH3)==0.050mol(Lmin)-1;达到平衡时生成的氨气的物质的量为:1.00 mol/L×2L=2.00mol,根据N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-94.4kJmol-1可知生成2.00mol氨气放出的热量为94.4kJ;

25min时氨气的物质的量迅速变为0而氮气、氢气的物质的量不变,之后氮气、氢气的物质的量逐渐减小,氨气的物质的量逐渐增大,说明25min时将NH3从反应体系中分离出去;

时段条件下,该反应的化学平衡常数为:K=≈2.37;

(4)若反应延续至70s,保持其它条件不变情况下,使用催化剂时,改变反应速率,不改变化学平衡,曲线的转折点在横坐标40之前,纵坐标必需在20的线上,该反应的进程曲线为如图所示:

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