Question

【題目】氮的化合物在相互轉化、工業生產等方面應用廣泛，回答下列問題。

(1)N2O是一種能刺激神經使人發笑的氣體，可發生分解反應2N2O=2N2+O2，碘蒸氣能大幅度提高N2O的分解速率，反應歷程為：

第一步： I2(g)＝2I(g) (快反應)

第二步： I(g)+N2O(g)＝N2(g)+IO(g) (慢反應)

第三步： IO(g)+N2O(g)＝N2(g)+O2(g)+I(g) (快反應)

實驗表明，含碘時N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k為速率常數)。下列表述正確的是_____(填標號)。

A．溫度升高，該反應速率常數k值增大

B．第三步對總反應速率起決定作用

C．第二步活化能比第三步大

D．I2作催化劑，其濃度大小與N2O分解速率無關

(2)溫度為T1時，在二個容積均為1L的密閉容器中僅發生反應：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H＜0。實驗測得：v正=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k正c2(NO)·c(O2)，v逆=v(NO2)消耗=k逆c2(NO2)，k正、k逆為速率常數。

容器編號	起始濃度/ mol·L－1			平衡濃度/ mol·L－1
	c(NO)	c(O2)	c(NO2)	c(O2)
Ⅰ	0.6	0.3	0	0.2
Ⅱ	0.3	0.25	0.2

①溫度為T1時， =________；當溫度升高為T2時，k正、k逆分別增大m倍和n倍，則m______n(填“＞”“＜”或“=”)。

②容器Ⅱ中起始時v正_____v逆(填“＞”“＜”或“=”)，理由是_______。

(3)NH3與CO2反應可合成尿素[化學式為CO(NH2)2]，反應方程式為2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)在合成塔中進行，下圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三條曲線分別表示溫度為T℃時，按不同氨碳比和水碳比投料時，二氧化碳平衡轉化率的情況。

①曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中水碳比的數值分別為0.6～0.7，1～1.1，1.5～1.6，則生產中應選用的水碳比數值范圍是______。

②在選擇氨碳比時，工程師認為控制在4.0左右比較適宜，不選擇4.5，理由是_____。

Answer 1

【答案】AC 1.25 ＜ ＜ 因為 Qc==1.78＞K =1.25，反應向逆反應方向進行，所以v正＜v逆 0.6～0.7 4.0時CO2轉化率已經很高，將氨碳比提高到4.5，CO2轉化率提高不大，增加了成本

【解析】

(1)A．溫度升高，反應速率加快；

B．第二步反應為慢反應，對總反應速率起決定性作用；

C．第二步反應為慢反應，第三步反應為快反應，第二步活化能比第三步大；

D．由含碘時N2O分解速率方程式可知；

(2)①Ⅰ容器中平衡時氧氣濃度從0.3mol/L變為0.2mol/L，氧氣的濃度變化為0.1mol/L，列“三段式”，平衡時v正= v逆，根據v正=k正c2(NO)c(O2)、v逆=k逆c2(NO2)計算；該反應為放熱反應，升高溫度平衡向著逆向移動；

②容器Ⅱ中，根據Qc與K的相對大小分析平衡移動方向分析解答；

(3)①依據反應轉化率的大小分析，結合圖象分析判斷；

②氨碳比在4.5時氨氣量增大對二氧化碳的轉化率增加不大。

(1)由分解速率方程可以看出碘單質的濃度也占主要因素，因此碘單質作催化劑，逐項分析可知：

A．溫度升高，反應速率加快，k值增大，故A正確；

B．第二步反應為慢反應，對總反應速率起決定性作用，故B錯誤；

C．第二步反應為慢反應，第三步反應為快反應，第二步活化能比第三步大，故C正確；

D．由含碘時N2O分解速率方程式可知，I2濃度與N2O分解速率有關，故D錯誤；

故答案為：AC。

(2)①Ⅰ容器中平衡時氧氣濃度從0.3mol/L變為0.2mol/L，氧氣的濃度變化為0.1mol/L，則

平衡時v正=v逆=，根據v正=k正c2(NO)c(O2)、v逆=k逆c2(NO2)可知： ==1.25，反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H＜0，該反應為放熱反應，升高溫度平衡向著逆向移動，當溫度升高為T2時，k正、k逆分別增大m倍和n倍，則k逆增大幅度較大，即m＜n；

②容器Ⅱ中，因為Qc==1.78>K=1.25，反應向逆反應方向進行，所以v正＜v逆；

(3)①氨碳比相同時曲線Ⅰ二氧化碳的轉化率大，所以生產中選用水碳比的數值為0.60.7；

②氨碳比在4.5時，需要氨氣較多，但依據圖象分析二氧化碳轉化率增大不多，工業合成氨生成工藝較復雜，提高生產成本，所以氨碳比控制在4.0左右。