Question

【題目】科學家尋找高效催化劑，通過如下反應實現大氣污染物轉化：

(1)NH3作為一種重要化工原料，被大量應用于工業生產，與其有關性質反應的催化劑研究曾被列入國家863計劃。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行反應4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g) +6H2O(g) △H＜0，測得不同時間的NH3和O2的濃度如下表：

時間(min)	0	5	10	15	20	25
c(NH3)/mol·L-1	1.00	0.36	0.12	0.08	0. 0072	0.0072
c(O2)/mol·L-1	2.00	1.20	0.90	0.85	0.84	0.84

①前10分鐘內的平均速率v(NO)=___________________mol·L-1·min-1

②下列有關敘述中正確的是______________

A.使用催化劑時，可降低該反應的活化能，加快其反應速率

B.若測得容器內4v正(NH3)=6v逆(H2O)時，說明反應已達平衡

C.當容器內氣體的密度不變時，說明反應已達平衡

D.若該反應的平衡常數K值變大，在平衡移動過程中正反應速率先增大后減小

(2)氨催化氧化時會發生下述兩個競爭反應I、II。催化劑常具有較強的選擇性，即專一性。

已知：反應I 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g) +6H2O(g) △H＜0

反應 II：4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g) +6H2O(g) △H＜0

為分析某催化劑對該反應的選擇性，在1L密閉容器中充入1 mol NH32mol O2，測得有關物質的量關系如圖：

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

②反應I的活化能Ea(正)________ Ea(逆) (填“小于”“等于”或“大于”)。

③520℃時，4NH3(g)+5O24NO(g)+6H2O(g)的平衡常數K=________________ (不要求得出計算結果，只需列出數字計算式)。

④C點比B點所產生的NO的物質的量少的主要原因_________________________。

(3)羥胺(NH2OH)的電子式_____________，羥胺是一種還原劑，可用作顯像劑還原溴化銀生成銀單質和氮氣，該反應的化學方程式為________________________________________�，F用25.00mL0.049mol/L的羥胺的酸性溶液跟足量的硫酸鐵溶液在煮沸條件下反應，生成的Fe2+恰好與24.50mL 0.020mol/L的KMnO4酸性溶液完全作用，則在上述反應中，羥胺的氧化產物是________________________。

Answer 1

【答案】0.088 A Ⅰ 小于 0.24×0.96/(0.44×1.455) 溫度升高，催化劑的活性減弱，相同時間生成的NO減少(該反應為放熱反應，當溫度升高，平衡向左(逆反應)移動) 2NH2OH+2AgBr==N2↑+2Ag↓+2HBr+2H2O N2O

【解析】

(1)①可以計算出氨氣或氧氣的速率，根據速率比等于化學計量數之比，算出NO的速率；

②A.催化劑可以同等程度的降低正逆反應的活化能，加快其反應速率，故A正確；

B.正逆反應速率比不等于化學計量數之比，未達平衡，故B錯誤；

C.T、V、m（總）一定，密度一定，不能作為判斷是否平衡的依據，故C錯誤；

D.因為正反應放熱反應，若該反應的平衡常數K值變大，說明在降溫，平衡移動過程中正反應速率減小，故D錯誤；

(2)①由圖可知，該催化劑在高溫時，生成的NO物質的量遠大于氮氣的，故該催化劑在高溫下選擇反應I；

②根據△H判斷；

③在 1L 密閉容器中充入 1mol NH3和 2mol O2，520℃平衡時n（NO）=n（N2）=0.2mol，則：
4NH3（g）+5O24NO（g）+6H2O（g）
變化（mol ）： 0.20.25 0.20.3
4NH3（g）+3O2（g）2N2（g）+6H2O（g）
變化（mol ）：0.40.30.20.6
故平衡時，n（NH3）=1mol-0.2mol-0.4mol=0.4mol，n（O2）=2mol-0.25mol-

0.3mol=1.45mol，n（H2O）=0.3mol+0.6mol=0.9mol，由于容器體積為1L，利用物質的量代替濃度計算平衡常數；

④該反應為放熱反應，當溫度升高，平衡向左(逆反應)移動；

(3) 根據穩定結構書寫羥胺(NH2OH)的電子式；反應物羥胺和溴化銀，產物銀單質和氮氣，書寫化學方程式；關系式法計算；

(1)①v（NH3）=（1.00-0.12）/10=0.088 mol·L-1·min-1, 根據速率比等于化學計量數之比，算出NO的速率v（NO）=0.088 mol·L-1·min-1。

正確答案：0.088

②A.催化劑可以同等程度的降低正逆反應的活化能，加快其反應速率，故A正確；

B.正逆反應速率比不等于化學計量數之比，未達平衡，故B錯誤；

C.T、V、m（總）一定，密度一定，不能作為判斷是否平衡的依據，故C錯誤；

D.因為正反應放熱反應，若該反應的平衡常數K值變大，說明在降溫，平衡移動過程中正反應速率減小，故D錯誤；

正確答案：A。

(2)①由圖可知，該催化劑在高溫時，生成的NO物質的量遠大于氮氣的，故該催化劑在高溫下選擇反應I；

正確答案：Ⅰ

②因為△H= Ea(正)- Ea(逆) ＜0,所以Ea(正) ＜Ea(逆)；

正確答案：＜。

③在 1L 密閉容器中充入 1mol NH3和 2mol O2，520℃平衡時n（NO）=n（N2）=0.2mol，則：
4NH3（g）+5O24NO（g）+6H2O（g）
變化（mol ）： 0.20.25 0.20.3
4NH3（g）+3O2（g）2N2（g）+6H2O（g）
變化（mol ）：0.40.30.20.6
故平衡時，n（NH3）=1mol-0.2mol-0.4mol=0.4mol，n（O2）=2mol-0.25mol-

0.3mol=1.45mol，n（H2O）=0.3mol+0.6mol=0.9mol，n（NO）=0.2mol由于容器體積為1L，利用物質的量代替濃度計算平衡常數K=0.24×0.96/(0.44×1.455)；

正確答案：0.24×0.96/(0.44×1.455)。

④該反應為放熱反應，當溫度升高，平衡向左(逆反應)移動；

正確答案：溫度升高，催化劑的活性減弱，相同時間生成的NO減少(該反應為放熱反應，當溫度升高，平衡向左(逆反應)移動)。

(3) 根據穩定結構書寫羥胺(NH2OH)的電子式；反應物羥胺和溴化銀，產物銀單質和氮氣，書寫化學方程式2NH2OH+2AgBr==N2↑+2Ag↓+2HBr+2H2O；羥胺失去的電子數等于高錳酸鉀得到的電子數，設羥胺氧化產物的化合價為+x，列等式5×24.50mL ×0.020mol/L=（x+1）×25.00mL×0.049mol/L，得x=1，故氧化產物為N2O；

正確答案： 2NH2OH+2AgBr==N2↑+2Ag↓+2HBr+2H2O N2O