Question

【題目】NH3作為一種重要化工原料，被大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，與其有關(guān)性質(zhì)反應(yīng)的催化劑研究曾被列入國(guó)家863計(jì)劃。催化劑常具有較強(qiáng)的選擇性，即專一性。已知：

反應(yīng)I：4NH3(g) +5O2(g)4NO(g) +6H2O(g) △H=―905.0 kJ·molˉ1

反應(yīng) II：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g) +6H2O(g) △H

（1）

化學(xué)鍵	H—O	O===O	N≡N	N—H
鍵能kJ·molˉ1	463	496	942	391

△H=_______________ 。

（2）在恒溫恒容裝置中充入一定量的NH3和O2，在某催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)I，則下列有關(guān)敘述中正確的是______________。

A．使用催化劑時(shí)，可降低該反應(yīng)的活化能，加快其反應(yīng)速率

B．若測(cè)得容器內(nèi)4v正(NH3)=6v逆(H2O)時(shí)，說明反應(yīng)已達(dá)平衡

C．當(dāng)容器內(nèi)=1時(shí)，說明反應(yīng)已達(dá)平衡

（3）氨催化氧化時(shí)會(huì)發(fā)生上述兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)I、II。為分析某催化劑對(duì)該反應(yīng)的選擇性，在1L密閉容器中充入1 mol NH3和2mol O2，測(cè)得有關(guān)物質(zhì)的量關(guān)系如下圖：

①該催化劑在高溫時(shí)選擇反應(yīng)_____________(填“ I ”或“ II”）。

②520℃時(shí)，4NH3(g)+5O24NO(g) +6H2O(g)的平衡常數(shù)K=________(不要求得出計(jì)算結(jié)果，只需列出數(shù)字計(jì)算式）。

③有利于提高NH3轉(zhuǎn)化為N2平衡轉(zhuǎn)化率的措施有_______________

A．使用催化劑Pt/Ru

B．使用催化劑Cu/TiO2

C．增大NH3和O2的初始投料比

D．投料比不變，增加反應(yīng)物的濃度

E．降低反應(yīng)溫度

（4）采用氨水吸收煙氣中的SO2，

①若氨水與SO2恰好完全反應(yīng)生成正鹽，則此時(shí)溶液呈_____性（填“酸”或“堿”）常溫下弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)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______氣體可使溶液呈中性（填“SO2”或NH3”），此時(shí)溶液c（NH4+）_______c（SO32-）（填“＞”“＜”或“=”）

Answer 1

【答案】 △H=―1260kJ·molˉ1 A I E 堿 SO2 ＞

【解析】（1）△H=E(反應(yīng)物)E(生成物)=（4×391×3+3×4962×9426×463×2）kJmol-1= 1260 kJmol-1。

（2）A項(xiàng)，使用催化劑，改變反應(yīng)機(jī)理，降低活化能，加快反應(yīng)速率，故A正確；B項(xiàng)，用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比=化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以6v正(NH3)= 4v逆(H2O)時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)， =1時(shí)，不能說明反應(yīng)物和生成物的量不再變化，不能說明反應(yīng)已達(dá)平衡，故C錯(cuò)誤。綜上，選A。

（3）由已知，結(jié)合圖像可得，①高溫時(shí)主要發(fā)生反應(yīng)I。

平衡時(shí)，c(NH3)=(10.20.4)mol·Lˉ1=0.4mol·Lˉ1，c(O2)=(20.30.25)mol·Lˉ1=1.45mol·Lˉ1，c(NO)=0.2mol·Lˉ1，c(H2O)=(0.3+0.6)mol·Lˉ1=0.9mol·Lˉ1，所以520℃時(shí)，4NH3(g)+5O24NO(g) +6H2O(g)的平衡常數(shù)K= = 。

③使用催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變化學(xué)平衡，故A、B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，增大NH3和O2的初始投料比，提高了O2的轉(zhuǎn)化率，降低了NH3的轉(zhuǎn)化率，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，增大反應(yīng)物濃度，平衡向氣體分子數(shù)減小方向移動(dòng)，降低了NH3的轉(zhuǎn)化率，故D錯(cuò)誤；E項(xiàng)，對(duì)于放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡右移，提高了NH3的轉(zhuǎn)化率，故E正確。

（4）①由已知可得：Kh(NH4+)== =，Kh(HSO3-)== =，Kh(SO32-)===，所以水解常數(shù)：Kh(SO32-)>Kh(NH4+)>Kh(HSO3-)，故亞硫酸銨溶液水解呈堿性，亞硫酸氫銨溶液水解呈酸性。

②因?yàn)閬喠蛩徜@溶液水解呈堿性，所以通入SO2氣體可使溶液呈中性；由離子守恒：c(NH4+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，又因?yàn)閏(H+)=c(OH-)，所以c(NH4+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)，故c(NH4+)>2c(SO32-)。