Question

【題目】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。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=―905.0 kJ·molˉ1

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

（1）

化學鍵	H—O	O===O	N≡N	N—H
鍵能kJ·molˉ1	463	496	942	391

△H=_______________ 。

（2）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I，則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=1時，說明反應已達平衡

（3）氨催化氧化時會發生上述兩個競爭反應I、II。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 NH3和2mol O2，測得有關物質的量關系如下圖：

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

②520℃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）。

③有利于提高NH3轉化為N2平衡轉化率的措施有_______________

A．使用催化劑Pt/Ru

B．使用催化劑Cu/TiO2

C．增大NH3和O2的初始投料比

D．投料比不變，增加反應物的濃度

E．降低反應溫度

（4）采用氨水吸收煙氣中的SO2，

①若氨水與SO2恰好完全反應生成正鹽，則此時溶液呈_____性（填“酸”或“堿”）常溫下弱電解質的電離平衡常數如下：氨水：Kb=1.8×10ˉ5mol·Lˉ1；H2SO3：Ka1=1.3×10ˉ2mol·Lˉ1，Ka2=6.3×10ˉ8mol·Lˉ1

②上述溶液中通入______氣體可使溶液呈中性（填“SO2”或NH3”），此時溶液c（NH4+）_______c（SO32-）（填“＞”“＜”或“=”）

Answer 1

【答案】 △H=―1260kJ·molˉ1 A I E 堿 SO2 ＞

【解析】（1）△H=E(反應物)E(生成物)=（4×391×3+3×4962×9426×463×2）kJmol-1= 1260 kJmol-1。

（2）A項，使用催化劑，改變反應機理，降低活化能，加快反應速率，故A正確；B項，用不同物質表示的反應速率之比=化學計量數之比，所以6v正(NH3)= 4v逆(H2O)時，反應達平衡，故B錯誤；C項， =1時，不能說明反應物和生成物的量不再變化，不能說明反應已達平衡，故C錯誤。綜上，選A。

（3）由已知，結合圖像可得，①高溫時主要發生反應I。

平衡時，c(NH3)=(10.20.4)mol·Lˉ1=0.4mol·Lˉ1，c(O2)=(20.30.25)mol·Lˉ1=1.45mol·Lˉ1，c(NO)=0.2mol·Lˉ1，c(H2O)=(0.3+0.6)mol·Lˉ1=0.9mol·Lˉ1，所以520℃時，4NH3(g)+5O24NO(g) +6H2O(g)的平衡常數K= = 。

③使用催化劑只能改變化學反應速率，不能改變化學平衡，故A、B錯誤；C項，增大NH3和O2的初始投料比，提高了O2的轉化率，降低了NH3的轉化率，故C錯誤；D項，增大反應物濃度，平衡向氣體分子數減小方向移動，降低了NH3的轉化率，故D錯誤；E項，對于放熱反應，降低溫度，平衡右移，提高了NH3的轉化率，故E正確。

（4）①由已知可得：Kh(NH4+)== =，Kh(HSO3-)== =，Kh(SO32-)===，所以水解常數：Kh(SO32-)>Kh(NH4+)>Kh(HSO3-)，故亞硫酸銨溶液水解呈堿性，亞硫酸氫銨溶液水解呈酸性。

②因為亞硫酸銨溶液水解呈堿性，所以通入SO2氣體可使溶液呈中性；由離子守恒：c(NH4+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，又因為c(H+)=c(OH-)，所以c(NH4+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)，故c(NH4+)>2c(SO32-)。