Question

【題目】Ⅰ．催化劑是化工技術(shù)的核心，絕大多數(shù)的化工生產(chǎn)需采用催化工藝。

（1）新的研究表明，可以將CO2轉(zhuǎn)化為炭黑進(jìn)行回收利用，反應(yīng)原理如圖所示。

整個(gè)過(guò)程中Fe3O4的作用是________________________________。

（2）已知反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0。按n(N2)∶n(H2) = 1∶3向反應(yīng)容器中投料，在不同溫度下分別達(dá)平衡時(shí)，混合氣中NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化的曲線如圖所示：

①下列說(shuō)法正確的是__________。（填字母）

a．曲線a、b、c對(duì)應(yīng)的溫度是由低到高

b．加入催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率和提高H2的轉(zhuǎn)化率

c．圖中Q、M、N點(diǎn)的平衡常數(shù)：K(N)＞K(Q)=K(M)

②M點(diǎn)對(duì)應(yīng)H2的轉(zhuǎn)化率是__________。

③2007年化學(xué)家格哈德·埃特爾在哈伯研究所證實(shí)了氫氣與氮?dú)庠诠腆w催化劑表面合成氨的反應(yīng)過(guò)程，示意圖如下：

、和分別表示N2、H2和NH3。e表示生成的NH3離開(kāi)催化劑表面，b和c的含義分別是____________和______________。

（3）有機(jī)反應(yīng)中也常用到催化劑。某反應(yīng)原理可以用下圖表示，寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________。

Ⅱ．過(guò)二硫酸鉀(K2S2O8)在科研與工業(yè)上有重要用途。

(4)某廠采用濕法K2S2O8氧化脫硝和氨法脫硫工藝綜合處理燃煤鍋爐煙氣，提高了煙氣處理效率，處理液還可以用作城市植被綠化的肥料。一定條件下，NO去除率隨溫度變化的關(guān)系如圖所示。80℃時(shí)，若NO初始濃度為450 mg·m-3，t min達(dá)到最大去除率，NO去除的平均反應(yīng)速率：v(NO)=__________mol·L-1·Min-1（列代數(shù)式，不必計(jì)算結(jié)果）

(5)過(guò)二硫酸鉀可通過(guò)“電解→轉(zhuǎn)化→提純”方法制得，電解裝置示意圖如圖所示。

常溫下，電解液中含硫微粒的主要存在形式與pH的關(guān)系如下圖所示。

在陽(yáng)極放電的離子主要是HSO4，陽(yáng)極區(qū)電解質(zhì)溶液的pH范圍為___________，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_____________。

Answer 1

【答案】 中間產(chǎn)物 a 60% N2、H2被吸附在催化劑表面 在催化劑表面，N2、H2分子中化學(xué)鍵斷裂 + H2O2+ H2O (或或) 0~2 2HSO4--2e-=S2O42-+2H+

【解析】Ⅰ．（1）將CO2轉(zhuǎn)化為炭黑進(jìn)行回收利用，根據(jù)反應(yīng)過(guò)程I、II，整個(gè)過(guò)程中Fe3O4的是一個(gè)中間產(chǎn)物，故其作用是中間產(chǎn)物；

（2）①該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，壓強(qiáng)相同時(shí)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，氨氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，故曲線a、b、c對(duì)應(yīng)的溫度是由低到高，故a正確；b．加入催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率但不能影響平衡移動(dòng)不會(huì)提高H2的轉(zhuǎn)化率，故b錯(cuò)誤；c．圖中Q、M溫度相同，K(Q)=K(M)，N點(diǎn)比M點(diǎn)溫度高，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故K(N)<K(Q)=K(M)，故c錯(cuò)誤；故選a；

②M點(diǎn)時(shí)，氨氣的轉(zhuǎn)化率是60%， n(N2)∶n(H2) = 1∶3，設(shè)n(N2)=1mol，n(H2)=3mol 氣體總質(zhì)量為34g

故平衡時(shí)n（NH3）=1.2mol

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始（mol） 1 3 0

轉(zhuǎn)化（mol） 0.6 1.8 1.2

平衡（mol） 0.4 1.2 1.2

H2的轉(zhuǎn)化率：×100%=60%；

③根據(jù)圖示、和分別表示N2、H2和NH3。e表示生成的NH3離開(kāi)催化劑表面，b和c的含義分別是

N2、H2被吸附在催化劑表面 、在催化劑表面，N2、H2分子中化學(xué)鍵斷裂；

（3）由圖示可知：反應(yīng)物為和H2O2，生成物是和H2O ，故方程式為：+ H2O2+ H2O ；

(4) NO初始濃度為450 mg·m-3，物質(zhì)的量濃度是1.5×10-5mol/L，80℃時(shí)，t min達(dá)到最大去除率為91.6%，NO去除的平均反應(yīng)速率：v(NO)== mol·L-1·min-1；

(5) 在陽(yáng)極放電的離子主要是HSO4-，根據(jù)陽(yáng)極區(qū)含硫微粒的主要存在形式與pH的關(guān)系，電解質(zhì)溶液的pH范圍為0~2，陽(yáng)極失電子，故HSO4-失電子生成S2O42-，故其電極反應(yīng)為：2HSO4--2e-=S2O42-+2H+。