【題目】氨催化氧化是硝酸工業(yè)的基礎(chǔ),氦氣在Pt催化劑作用下發(fā)生主反應(yīng)Ⅰ和副反應(yīng)Ⅱ:

Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H1=-905 kJ/mol

Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H2

(1)已知:

物質(zhì)中斷裂1mol化學(xué)鍵需要的能量/kJ

NO

O2

N2

629

496

942

則△H2=___________。

(2)以Pt為催化劑,在1L密閉容器中充入1mol NH3和2mol O2,測(cè)得有關(guān)物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系如下圖:

①該催化劑在高溫時(shí)對(duì)反應(yīng)__________更有利(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②520℃時(shí),NH3的轉(zhuǎn)化率為____________。

③520℃時(shí),反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K=________(數(shù)字計(jì)算式)。

④下列說(shuō)法正確的是____________(填標(biāo)號(hào))。

A 工業(yè)上氨催化氧化生成NO時(shí),最佳溫度應(yīng)控制在840℃左右

B 增大NH3和O2的初始投料比可以提高NH3生成NO的平衡轉(zhuǎn)化率

C 投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度可以提高NH3生成NO的平衡轉(zhuǎn)化率

D 使用催化劑時(shí),可降低反應(yīng)的活化能,加快其反應(yīng)速率

⑤溫度高于840℃時(shí),NO的物質(zhì)的量減少的原因可能是____________

(3)在有氧條件下,新型催化劑M能催化NH3與NOx反應(yīng)生成N2

①NH3與NO2生成N2的反應(yīng)中,當(dāng)生成1mol N2時(shí),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為___________mol。

②將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體,勻速通入裝有催化劑的反應(yīng)器中反應(yīng)。

反應(yīng)相同時(shí)間NOx的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線(xiàn)如下圖所示,在50-250℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是_______________。

【答案】-1265kJ/mol 1 60% AD 催化劑失去活性、有其他副反應(yīng)發(fā)生、生成NO的反應(yīng)為放熱反應(yīng)溫度升高生成NO的轉(zhuǎn)化率降低 迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大與溫度升高共同使NOx去除反應(yīng)速率迅速增大;上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除反應(yīng)速率增大

【解析】

1)利用蓋斯定律和△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能計(jì)算;

2由圖可知,該催化劑在高溫時(shí),生成的NO物質(zhì)的量遠(yuǎn)大于氮?dú)獾模?/span>

根據(jù)圖示A點(diǎn)計(jì)算出兩個(gè)反應(yīng)消耗氨氣的量,再計(jì)算轉(zhuǎn)化率;

利用A點(diǎn),計(jì)算出兩個(gè)反應(yīng)后剩余的氨氣,氧氣,生成的水和N2,再根據(jù)平衡常數(shù)公式計(jì)算;

④A.工業(yè)上氨催化氧化生成NO時(shí),根據(jù)圖示可知840℃生成NO最多,故A正確;

B.增大NH3O2的初始投料比可以降低NH3轉(zhuǎn)化率,提高氧氣轉(zhuǎn)化率,故B錯(cuò)誤;

C.投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度可以看成增大壓強(qiáng),不利于向體積增大的方向進(jìn)行,因此降低NH3生成NO的平衡轉(zhuǎn)化率,故C錯(cuò)誤;

D.使用催化劑時(shí),可降低反應(yīng)的活化能,加快其反應(yīng)速率,故D正確;

溫度高于840℃時(shí),NO的物質(zhì)的量減少的原因可能是催化劑失去活性、有其他副反應(yīng)發(fā)生、生成NO的反應(yīng)為放熱反應(yīng)溫度升高生成NO的轉(zhuǎn)化率降低;

3①8NH3+6NO2=7N2+12H2O根據(jù)方程式判斷;

50-250℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大與溫度升高共同使NOx去除反應(yīng)速率迅速增大;上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除反應(yīng)速率增大;

1)蓋斯定律:Ⅰ-Ⅱ2N2(g)+2O24NO(g) △H= △H1- △H2=-905-△H2kJ/mol;

△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能=2×942 kJ/mol +2×496 kJ/mol -4×629 kJ/mol =360kJ/mol;

所以:△H2=△H1- △H==-905 kJ/mol -360 kJ/mol =-1265kJ/mol ;

答案:-1265kJ/mol

2由圖可知,該催化劑在高溫時(shí),生成的NO物質(zhì)的量遠(yuǎn)大于氮?dú)獾,故該催化劑在高溫下選擇反應(yīng)I;

答案:

②520℃時(shí), 4NH3g+5O2 4NOg+6H2Og
變化(mol ): 0.2 0.25 0.2 0.3
4NH3g+3O2g 2N2g+6H2Og
變化(mol ):0.4 0.3 0.2 0.6

NH3的轉(zhuǎn)化率為×100%=60%

答案:60%
1L 密閉容器中充入 1mol NH3 2mol O2,520℃平衡時(shí)nNO=nN2=0.2mol,則:
4NH3g+5O2 4NOg+6H2Og
變化(mol ):0.2 0.25 0.2 0.3
4NH3g+3O2g=2N2g+6H2Og
變化(mol ):0.4 0.3 0.2 0.6
故平衡時(shí),nNH3=1mol-0.2mol-0.4mol=0.4mol,nO2=2mol-0.25mol-0.3mol=1.45mol,nH2O=0.3mol+0.6mol=0.9mol,由于容器體積為1L,利用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)K=

答案:

④A.工業(yè)上氨催化氧化生成NO時(shí),根據(jù)圖示可知840℃生成NO最多,故A正確;

B.增大NH3O2的初始投料比可以降低NH3轉(zhuǎn)化率,提高氧氣轉(zhuǎn)化率,故B錯(cuò)誤;

C.投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度可以看成增大壓強(qiáng),不利于向體積增大的方向進(jìn)行,因此降低NH3生成NO的平衡轉(zhuǎn)化率,故C錯(cuò)誤;

D.使用催化劑時(shí),可降低反應(yīng)的活化能,加快其反應(yīng)速率,故D正確;

答案:AD

溫度高于840℃時(shí),NO的物質(zhì)的量減少的原因可能是催化劑失去活性、有其他副反應(yīng)發(fā)生、生成NO的反應(yīng)為放熱反應(yīng)溫度升高生成NO的轉(zhuǎn)化率降低;

答案:催化劑失去活性、有其他副反應(yīng)發(fā)生、生成NO的反應(yīng)為放熱反應(yīng)溫度升高生成NO的轉(zhuǎn)化率降低

3①8NH3+6NO2=7N2+12H2O生成N2的反應(yīng)中,當(dāng)生成1mol N2時(shí),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為 mol;

答案:

反應(yīng)相同時(shí)間NOx的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線(xiàn)如下圖所示,在50-250℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大與溫度升高共同使NOx去除反應(yīng)速率迅速增大;上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除反應(yīng)速率增大;

答案:迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大與溫度升高共同使NOx去除反應(yīng)速率迅速增大;上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除反應(yīng)速率增大

練習(xí)冊(cè)系列答案
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【題目】探究草酸(H2C2O4)性質(zhì),進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。(已知:室溫下,0.1 mol·L1 H2C2O4pH=1.3

實(shí)驗(yàn)

裝置

試劑a

現(xiàn)象

Ca(OH)2溶液(含酚酞)

溶液褪色,產(chǎn)生白色沉淀

少量NaHCO3溶液

產(chǎn)生氣泡

酸性KMnO4溶液

紫色溶液褪色

C2H5OH和濃硫酸

加熱后產(chǎn)生有香味物質(zhì)

由上述實(shí)驗(yàn)所得草酸性質(zhì)所對(duì)應(yīng)的方程式不正確的是

A. H2C2O4有酸性,Ca(OH)2+ H2C2O4CaC2O4↓+2H2O

B. 酸性:H2C2O4> H2CO3,NaHCO3+ H2C2O4NaHC2O4+CO2↑+H2O

C. H2C2O4具有還原性,2+5+16H+2Mn2++10CO2↑+ 8H2O

D. H2C2O4可發(fā)生酯化反應(yīng),HOOCCOOH+2C2H5OHC2H5OOCCOOC2H5+2H2O

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【題目】實(shí)驗(yàn)室以工業(yè)廢渣(主要含CaSO4·2H2O,還含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)為原料制取輕質(zhì)CaCO3(NH4)2SO4晶體,其實(shí)驗(yàn)流程如下:

1)室溫下,反應(yīng)CaSO4(s)+(aq)CaCO3(s)+(aq)達(dá)到平衡,則溶液中=________[Ksp(CaSO4)=4.8×105,Ksp(CaCO3)=3×109]。

2)將氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其離子方程式為________;浸取廢渣時(shí),向(NH4)2CO3溶液中加入適量濃氨水的目的是________。

3)廢渣浸取在如圖所示的裝置中進(jìn)行。控制反應(yīng)溫度在60~70 ℃,攪拌,反應(yīng)3小時(shí)。溫度過(guò)高將會(huì)導(dǎo)致CaSO4的轉(zhuǎn)化率下降,其原因是________;保持溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物和溶劑的量不變,實(shí)驗(yàn)中提高CaSO4轉(zhuǎn)化率的操作有________。

4)濾渣水洗后,經(jīng)多步處理得到制備輕質(zhì)CaCO3所需的CaCl2溶液。設(shè)計(jì)以水洗后的濾渣為原料,制取CaCl2溶液的實(shí)驗(yàn)方案:______[已知pH=5時(shí)Fe(OH)3Al(OH)3沉淀完全;pH=8.5時(shí)Al(OH)3開(kāi)始溶解。實(shí)驗(yàn)中必須使用的試劑:鹽酸和Ca(OH)2]。

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【題目】微生物電池可用于有機(jī)廢水的處理,如圖是利用微生物處理含尿素[CO(NH2)2]廢水的裝置。下列說(shuō)法中正確的是

A. 該裝置外電路中箭頭的方向代表電流的方向

B. M電極反應(yīng)式為CO(NH2)2-6e-+H2O=CO2↑+6H++N2

C. 當(dāng)有1mlH+通過(guò)質(zhì)子交換膜時(shí),N極消耗5.6LO2

D. 該處理工藝會(huì)導(dǎo)致廢水酸性增強(qiáng),仍舊不能直接排放

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【題目】室溫下,向10mL0.1mol·L-1HX溶液中逐滴加入0.2mol·L-1YOH溶液,混合溶液的pH變化情況如圖所示(溫度和體積變化忽略不計(jì))。則下列結(jié)論錯(cuò)誤的是

A. HX為一元強(qiáng)酸,YOH為一元弱堿。

B. M點(diǎn)水的電離程度大于N點(diǎn)水的電離程度

C. N點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液中粒子濃度:c(YOH)>c(Y+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+

D. 25℃時(shí)pH=4的YX溶液中水電離出的c(H+)=1.0×10-4mol·L-1

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A. 還原性:I>Fe2+>Br

B. 原混合溶液中FeBr2的物質(zhì)的量為3mol

C. 原溶液中:n(Fe2+):n(I):n(Br)=2:1:3

D. 當(dāng)通入3mol Cl2時(shí),溶液中已發(fā)生的離子反應(yīng)可表示為:2Fe2++2I+2Cl2=2Fe3++I2+4Cl

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【題目】已知A、B、C、D均為中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的純凈物,A是單質(zhì),它們有如圖反應(yīng)關(guān)系。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )

AA是大氣中含量最多的氣體,C、D是氧化物且會(huì)造成光化學(xué)污染。則D轉(zhuǎn)化成C的反應(yīng)化學(xué)方程為3NO2+H2O=2HNO3+2NO

BAB、C分別為C(s)、CO(g)CO2(g),且通過(guò)與O2(g)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)圖示的轉(zhuǎn)化。在同溫同壓且消耗含碳物質(zhì)均為1mol時(shí),反應(yīng)、、的焓變依次為△H 1、△H 2、△H 3,則它們之間的關(guān)系為 △H 2=△H 1+△H 3

CC為一元強(qiáng)堿且陰、陽(yáng)離子所含的電子數(shù)相同,D為日常生活中常用的調(diào)味品,工業(yè)上用D制備A的化學(xué)方程式2Na2O(熔融)4Na+O2

DA是應(yīng)用最廣泛的金屬。反應(yīng)用到A,、反應(yīng)均用到同一種氣態(tài)非金屬單質(zhì)實(shí)驗(yàn)室保存D溶液的方法是加入適量鐵粉與適量鹽酸

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【題目】氰氣分子式為(CN)2,其性質(zhì)與鹵素相似,在化學(xué)上稱(chēng)為類(lèi)鹵化合物,以下關(guān)于(CN)2的敘述錯(cuò)誤的是(  )

A.可與活潑金屬直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

B.可溶于水,易溶于NaOH溶液

C.是一種無(wú)毒氣體

D.可用HCN溶液與MnO2混合加熱制取

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【題目】甲、乙、丙三種有機(jī)化合物的鍵線(xiàn)式如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A. 甲、乙的化學(xué)式均為C8H14

B. 乙的二氯代物共有7種(不考慮立體異構(gòu))

C. 丙的名稱(chēng)為乙苯,其分子中所有碳原子可能共平面

D. 甲、乙、丙均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

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