解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷135
氢气是重要的化工原料，研究氢气的高效利用具有深远的意义。回答下列问题。
Ⅰ．合成氨工业中，H2与N2在铁触媒的作用下反应历程为：
①化学吸附：N2(g)→2N*(*表示吸附态，下同)、H2(g)
2H*；
②表面吸附：N*+H*NH*、NH*+H*NH2*、NH2*+H*NH3*。
③脱附：NH3*NH3(g)。其中脱附决定合成氨的整体反应速率。
(1)根据题意，铁触媒在合成氨中的作用为___________ 。
(2)实际生产中，原料气中H2和N2的物质的量之比为2.8∶1，N2适度过量的理由除了原料易得、可提高H2的转化率外，还有___________ 。
(3)已知：Ka1(H2SO3)＞Kb(NH3·H2O)＞Ka2(H2SO3)。工业上用氨水处理硫酸厂尾气中的SO2，恰好生成(NH4)2SO3时，溶液显___________ 性(填“酸”“中”或“碱”，下同)；继续吸收SO2恰好生成NH4HSO3时，溶液显___________ 性。
Ⅱ．在一定条件下，H2可以用于治理氮氧化物污染。
(4)有关键能如下表，则2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)该反应正反应与逆反应活化能之差为___________
(5)向两个容积为2 L的刚性容器中均充入2 mol H2和2 mol NO，分别在220℃和300℃发生反应：2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)。测得两容器中H2与H2O的物质的量随时间的变化关系如图所示，曲线Ⅰ平衡后气体的总压强为p1kPa，曲线Ⅱ平衡后气体的总压强为p2kPa。
①220℃条件下的变化曲线为___________ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)；ad段N2的平均反应速率为___________ mol/(L·min)。
②a、c、d三点的逆反应速率由大到小的顺序为___________ (用a、c、d表示)；曲线Ⅱ代表的温度下，该反应的Kp=___________ (Kp为用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
Ⅰ．合成氨工业中，H2与N2在铁触媒的作用下反应历程为：
①化学吸附：N2(g)→2N*(*表示吸附态，下同)、H2(g)
2H*；②表面吸附：N*+H*
NH*、NH*+H*NH2*、NH2*+H*NH3*。③脱附：NH3*
NH3(g)。其中脱附决定合成氨的整体反应速率。(1)根据题意，铁触媒在合成氨中的作用为
(2)实际生产中，原料气中H2和N2的物质的量之比为2.8∶1，N2适度过量的理由除了原料易得、可提高H2的转化率外，还有
(3)已知：Ka1(H2SO3)＞Kb(NH3·H2O)＞Ka2(H2SO3)。工业上用氨水处理硫酸厂尾气中的SO2，恰好生成(NH4)2SO3时，溶液显
Ⅱ．在一定条件下，H2可以用于治理氮氧化物污染。
(4)有关键能如下表，则2H2(g)+2NO(g)
N2(g)+2H2O(g)该反应正反应与逆反应活化能之差为| 化学键 | H—H | NO | N2 | H—O |
| 键能/(kJ·mol−1) | 436 | 632 | 946 | 464 |
(5)向两个容积为2 L的刚性容器中均充入2 mol H2和2 mol NO，分别在220℃和300℃发生反应：2H2(g)+2NO(g)
N2(g)+2H2O(g)。测得两容器中H2与H2O的物质的量随时间的变化关系如图所示，曲线Ⅰ平衡后气体的总压强为p1kPa，曲线Ⅱ平衡后气体的总压强为p2kPa。①220℃条件下的变化曲线为
②a、c、d三点的逆反应速率由大到小的顺序为
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I.研究氮和碳的化合物对工业生产和防治污染有重要意义，回答下列问题：
(1)化学键键能数据如下：
合成氨反应
N2(g)＋
H2(g)NH3(g)的活化能Ea1=254 kJ·mol-1，由此计算氨分解反应NH3(g) N2(g)＋H2(g)的活化能Ea2=___________ kJ·mol-1。
(2)利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反应如下：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g) △H＜0。某研究小组将2 mol NH3、3 mol NO和一定量的O2充入2 L密闭容器中，在Ag2O催化剂表面发生上述反应，NO的转化率随温度变化的情况如图所示：
①温度从420K升高到580K用时4min，则此时段内NO的平均反应速率v(NO)=___________ ；
②在有氧条件下，温度580K之后NO生成N2的转化率降低的原因可能是___________ 。
II．目前有一种新的循环利用方案处理航天员呼吸产生的CO2，是用Bosch反应CO2(g)＋2H2(g)C(s)＋2H2O(g) △H＜0，再电解水实现O2的循环利用。
(3)若要此反应自发进行___________ (填“高温”或“低温”)更有利。
(4)350℃时，向体积为2 L的恒容密闭容器中通入8 mol H2和4 mol CO2发生以上反应，若反应起始和平衡时温度相同(均为350℃)，测得反应过程中压强随时间的变化如表所示：
①350℃时Bosch反应的Kp=___________ (Kp为用气体的分压表示的平衡常数，分压=气体的体积分数×体系总压)。
②Bosch反应的速率方程：v正=k正·c(CO2)·c2(H2)，v逆=k逆·c2(H2O)(k是速率常数，只与温度有关)。20min时，
___________ 
(填“＞”“＜”或“=”)。
(5)工业上常用氨水吸收二氧化硫，通过计算判断常温下(NH4)2SO3溶液的酸碱性并说明判断依据：___________ 。(已知：NH3·H2O的K=1.8×10-5；H2SO3的Ka1=1.3×10-2，Ka2=6.3×10-8)
(6)通过电化学方法可有效实现以CO2和水为原料合成甲酸，其原理示意图图所示，则A极的电极反应式为___________ 。
(1)化学键键能数据如下：
| 化学键 | H-H | N≡N | N-H |
| E/(kJ/mol) | 436 | 946 | 391 |
N2(g)＋H2(g)NH3(g)的活化能Ea1=254 kJ·mol-1，由此计算氨分解反应NH3(g) N2(g)＋H2(g)的活化能Ea2=(2)利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反应如下：4NH3(g)＋6NO(g)
5N2(g)＋6H2O(g) △H＜0。某研究小组将2 mol NH3、3 mol NO和一定量的O2充入2 L密闭容器中，在Ag2O催化剂表面发生上述反应，NO的转化率随温度变化的情况如图所示：①温度从420K升高到580K用时4min，则此时段内NO的平均反应速率v(NO)=
②在有氧条件下，温度580K之后NO生成N2的转化率降低的原因可能是
II．目前有一种新的循环利用方案处理航天员呼吸产生的CO2，是用Bosch反应CO2(g)＋2H2(g)
C(s)＋2H2O(g) △H＜0，再电解水实现O2的循环利用。(3)若要此反应自发进行
(4)350℃时，向体积为2 L的恒容密闭容器中通入8 mol H2和4 mol CO2发生以上反应，若反应起始和平衡时温度相同(均为350℃)，测得反应过程中压强随时间的变化如表所示：
| 时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| 压强 | 6.00P0 | 5.60 P0 | 5.30 P0 | 5.15 P0 | 5.06 P0 | 5.00 P0 | 5.00 P0 |
②Bosch反应的速率方程：v正=k正·c(CO2)·c2(H2)，v逆=k逆·c2(H2O)(k是速率常数，只与温度有关)。20min时，
(填“＞”“＜”或“=”)。(5)工业上常用氨水吸收二氧化硫，通过计算判断常温下(NH4)2SO3溶液的酸碱性并说明判断依据：
(6)通过电化学方法可有效实现以CO2和水为原料合成甲酸，其原理示意图图所示，则A极的电极反应式为
氮及其化合物的研究对于生态环境保护和工农业生产发展非常重要。
(1)已知：2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)，活化能Ea1=600 kJ/mol，合成氨有关化学键的键能如下表：
则合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的活化能Ea2=___________ 。
(2)在一定条件下，向某反应容器中投入1 mol N2、3mol H2在不同温度下反应，平衡体系中氨的质量分数随压强变化曲线如图1所示。___________ ， M点N2的转化率为___________ 。
(3)采用催化剂存在下臭氧氧化—碱吸收法同时脱除SO2和NO。
反应I：NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) 
= -200.9 kJ/mol
反应II：SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) =-241.6 kJ/mol
一定条件下，向容积为2 L的反应器充如2.0 mol NO、2.0molSO2的模拟烟气和4.0molO3，升高温度，体系中NO和SO2的转化率随温度T变化如图2所示。___________ 。
A．温度越高，脱除SO2和NO的效果越好
B．相同温度下， NO的转化率远高于SO2
C．可根据不同温度下的转化率选择最佳温度脱除SO2和NO
(4)为避免汽车尾气中的氮氧化合物对大气的污染，需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 
H=-746.8 kJ/mol。
实验测得：v正=k正p2(NO)·p2(CO)，v逆=k逆p(N2)。p2(CO2)。其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，只与温度有关；p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。
①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数___________ (选填“大于”“小于”或“等于”) k逆增大的倍数。
②一定温度下在刚性密闭容器中充入CO、NO和N2物质的量之比为2：2：1，压强为p0 kPa．达平衡时压强为0.9p0 kPa，则
=___________ 。
(5)氮的氧化物脱除可用电化学原理处理，如图3装置可同时吸收SO2和NO。直流电源的正极为__________ (选填“a”或“b”)，阳极的电极反应式___________ 。该电解装置选择___________ (选填“阳”或“阴")离子交换膜。
(1)已知：2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)，活化能Ea1=600 kJ/mol，合成氨有关化学键的键能如下表：| 化学键 | H-H | N≡N | N-H |
| 键能/kJ/mol | 436 | 946 | 391 |
2NH3(g)的活化能Ea2=(2)在一定条件下，向某反应容器中投入1 mol N2、3mol H2在不同温度下反应，平衡体系中氨的质量分数随压强变化曲线如图1所示。
(3)采用催化剂存在下臭氧氧化—碱吸收法同时脱除SO2和NO。
反应I：NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g) = -200.9 kJ/mol反应II：SO2(g)+O3(g)
SO3(g)+O2(g) =-241.6 kJ/mol一定条件下，向容积为2 L的反应器充如2.0 mol NO、2.0molSO2的模拟烟气和4.0molO3，升高温度，体系中NO和SO2的转化率随温度T变化如图2所示。
A．温度越高，脱除SO2和NO的效果越好
B．相同温度下， NO的转化率远高于SO2
C．可根据不同温度下的转化率选择最佳温度脱除SO2和NO
(4)为避免汽车尾气中的氮氧化合物对大气的污染，需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g) H=-746.8 kJ/mol。实验测得：v正=k正p2(NO)·p2(CO)，v逆=k逆p(N2)。p2(CO2)。其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，只与温度有关；p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。
①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数
②一定温度下在刚性密闭容器中充入CO、NO和N2物质的量之比为2：2：1，压强为p0 kPa．达平衡时压强为0.9p0 kPa，则
=(5)氮的氧化物脱除可用电化学原理处理，如图3装置可同时吸收SO2和NO。直流电源的正极为
研究氮及其化合物参与的反应，对于提高含氮物质的平衡转化率和产品产率都具有重要的意义。回答下列问题：
（1）已知：Ka1（H2SO3）＞Kb（NH3·H2O）＞Ka2（H2SO3）。工业上用氨水吸收硫酸厂尾气中的SO2，恰好生成（NH4）2SO3时，溶液显_______ 性（填酸、中或碱）；继续吸收SO2恰好生成NH4HSO3时，溶液显________ 性（填酸、中或碱）。
（2）在α-Fe（III）铁原子簇表面，以N2和H2为原料合成氨的反应机理如下：
①H2(g)=2H(g) ∆H1②N2(g)+2H(g)⇌2(NH)(g) ∆H2
③(NH）(g)+H(g)⇌(NH2)(g) ∆H3④(NH2)(g)+H(g)⇌NH3(g) ∆H4
总反应：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ∆H。则∆H4=_______ （用含∆H1、∆H2、∆H3、∆H的式子表示）。
（3）660K在恒容容器中，2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的速率方程为：v=k·cm(NO)·cn(O2)，k是该反应在660K时的速率常数。NO和O2的初始浓度为c（NO）和c（O2），反应的初始速率v如下表所示。
①m=______ ，k=_____ （只写数值，不写单位）。
②第1组达平衡时，n(NO)+n(O2)=n(NO2)，平衡常数K=_____ （保留一位小数）。
③一定温度下，向恒容容器中充入NO和O2，O2初始的体积分数[
（O2）]与平衡时NO2的体积分数[（NO2）]关系如上图所示。（O2）=
时，（NO2）可能为_______ 点（填C、D或E）。
（1）已知：Ka1（H2SO3）＞Kb（NH3·H2O）＞Ka2（H2SO3）。工业上用氨水吸收硫酸厂尾气中的SO2，恰好生成（NH4）2SO3时，溶液显
（2）在α-Fe（III）铁原子簇表面，以N2和H2为原料合成氨的反应机理如下：
①H2(g)=2H(g) ∆H1②N2(g)+2H(g)⇌2(NH)(g) ∆H2
③(NH）(g)+H(g)⇌(NH2)(g) ∆H3④(NH2)(g)+H(g)⇌NH3(g) ∆H4
总反应：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ∆H。则∆H4=
（3）660K在恒容容器中，2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的速率方程为：v=k·cm(NO)·cn(O2)，k是该反应在660K时的速率常数。NO和O2的初始浓度为c（NO）和c（O2），反应的初始速率v如下表所示。
| 编号 | c（NO）/mol·L－1 | c（O2）/ mol·L－1 | v/ mol·L－1·s－1 |
| Ⅰ | 0.10 | 0.10 | 0.3 |
| Ⅱ | 0.10 | 0.20 | 0.6 |
| Ⅲ | 0.20 | 0.20 | 2.40 |
②第1组达平衡时，n(NO)+n(O2)=n(NO2)，平衡常数K=
③一定温度下，向恒容容器中充入NO和O2，O2初始的体积分数[
（O2）]与平衡时NO2的体积分数[（NO2）]关系如上图所示。（O2）=时，（NO2）可能为 组卷网是一个信息分享及获取的平台，不能确保所有知识产权权属清晰，如您发现相关试题侵犯您的合法权益，请联系组卷网
