Question

【題目】研究氮及其化合物的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化，對研究自然界中氮的循環(huán)有著重大的意義。

I.合成氨反應歷程研究

(1)科學家研究利用鐵觸媒合成氨的反應歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面的物種用“ad”表示。

由圖可知合成氨反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的H=__kJ·mol-1。該歷程中速率最慢的一步的化學方程式為__。

II.對NO與O2反應的研究

(2)用Pl-g-C3N4光催化氧化法脫除NO的過程如圖所示。在酸性水溶液中，光催化脫除原理和電化學反應原理類似。g-C3N4端的反應為O2+2H++2e-=H2O2，則Pl端的反應為__。

(3)在一定條件下，將2molNO和1molO2通入恒容密閉容器中進行反應。在不同溫度下，測得平衡時體系中NO、O2、NO2的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系如圖所示。

(已知：容器中發(fā)生兩個反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g) H0和2NO2(g)N2O4(g) H0)

①曲線c代表__的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系，x點對應的O2的轉(zhuǎn)化率為__。

②下列說法正確的是__。

A.2NO+O22NO2的平衡常數(shù)：x點＞y點

B.y點時2NO+O22NO2的反應速率：v正＜v逆

C.x點對應的NO的物質(zhì)的量分數(shù)為

D.400～1200℃時，隨溫度升高，N2O4體積分數(shù)不斷增大

III.對NO與Cl2物反應及產(chǎn)物NOCl(亞硝酰氯)的研究

(4)NOCl可由NO與Cl2制得，化學方程式為2NO(g)+Cl2(g)2NOCl ΔH=-111kJ/mol。在295K時，其反應物濃度與反應速率關(guān)系的數(shù)據(jù)如下：

反應物濃度與反應速率關(guān)系式為v(Cl2)=k·cm(NO)cn(Cl2)，式中速率常數(shù)k=Ae-Ea/RT，其中Ea為活化能，A、R均為大于0的常數(shù)，T為溫度)。則此條件下k的數(shù)值為__，若要使k增大，可采取的措施有__、__。

Answer 1

【答案】-92 Nad+3Had=NHad+2Had或Nad+Had=NHad NO-2e-+H2O=NO2+2H+ NO2 60% AC 8 加入催化劑 升溫

【解析】

由蓋斯定律可知反應的焓變和反應物和生成物的能量有關(guān)，與變化過程無關(guān)，該歷程中反應速率最慢的步驟是正反應活化能大的反應決定反應快慢；根據(jù)溫度對平衡的影響并結(jié)合圖像分析；根據(jù)速率與濃度關(guān)系的公式計算速率常數(shù)k，并結(jié)合影響速率的因素分析。

(1)由圖可知合成氨反應N2(g)+H2(g)NH3(g) 的△H=-46kJ/mol，則N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的H=-46kJ/mol×2=-92kJ·mol-1；該歷程中反應速率最慢的步驟是反應消耗能量高，難發(fā)生的反應，反應的化學方程式為：Nad+3Had=NHad+2Had或Nad+Had=NHad；

(2)由脫除NO的過程圖可知，P1端NO失去電子，發(fā)生氧化反應生成NO2，反應式為NO+H2O-2e-=NO2+2H+；

(3)①曲線C對應低溫下物質(zhì)的量接近2mol，曲線c代表NO2的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系，x點對應NO的物質(zhì)的量為0.8mol，可知轉(zhuǎn)化的NO為1.2mol，參加反應的氧氣為0.6mol，x點對應的O2的轉(zhuǎn)化率為×100%=60%；

②A．為放熱反應，溫度越高K越小，則2NO+O22NO2的平衡常數(shù)：x點＞y點，故A正確；

B．y點時平衡正向移動，則y點時2NO+O22NO2的反應速率：V(正)＞V(逆)，故B錯誤；

C．x點對應NO的物質(zhì)的量為0.8mol，由N原子守恒可知還存在0.8molNO2和0.2molN2O4，剩余氧氣為0.4mol，則x點對應的NO的物質(zhì)的量分數(shù)為=，故C正確；

D．400～1200℃時，隨著溫度升高，2NO2(g)N2O4(g)△H＜0逆向移動，N2O4體積分數(shù)不斷減小，故D錯誤；

故答案為AC；

(4)已知2NO(g)+Cl2(g)span>2NOCl ΔH=-111kJ/mol且v(Cl2)=k·cm(NO)cn(Cl2)，當v(Cl2)=8.0×10-3mol·L-1·S-1、c(NO)=0.1 mol·L-1、c(Cl2)=0.1 mol·L-1時，k===8；k=Ae-Ea/RT，其中Ea為活化能，A、R均為大于0的常數(shù)，T為溫度，欲改變速率常數(shù)k，需要改變活化能或溫度，則若要使k增大，可采取的措施有使用催化劑降低反應活化能或升高溫度。