硝酸是一種重要的化工原料,工業(yè)上采用氨催化氧化法制備,生產過程中發(fā)生的反應有:
NH3(g)+54O2(g)催化劑△NO(g)+32H2O(l)ΔH1=-292.3 kJ/mol
NO(g)+12O2(g)═NO2(g)ΔH2=-57.1 kJ/mol
3NO2(g)+H2O(l)═2HNO3(aq)+NO(g)ΔH3=-71.7 kJ/mol
回答下列問題:
(1)NH3(g)+2O2(g)═HNO3(aq)+H2O(l) 的ΔH=-413.8-413.8kJ/mol。
原料氣體(NH3、O2)在進入反應裝置之前,必須進行脫硫處理。其原因是 含硫化合物會引起催化劑中毒含硫化合物會引起催化劑中毒。
(2)研究表明2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)的反應歷程分兩步:
(a)2NO(g)?N2O2(g)(快) (b)N2O2(g)+O2(g)?2NO2(g) (慢)
①該反應的速率由b步決定,說明b步反應的活化能比a步的 大大(填“大”或“小”)。
②在恒容條件下,NO和O2的起始濃度之比為2:1,反應經歷相同時間,測得不同溫度下NO轉化為NO2的轉化率如圖1,則150℃時,v正>>v逆(填“>”或“<”)。若起始c(O2)=5.0×10-4 mol?L-1,則380℃下反應達平衡時c(O2)=2.5×10-42.5×10-4 mol?L-1。
(3)T1溫度時,在容積為2 L的恒容密閉容器中發(fā)生反應2NO+O2═2NO2,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(shù),受溫度影響。容器中各反應物和生成物的物質的量隨時間變化如圖2所示:
①下列說法能表明該反應已經達到平衡狀態(tài)的是 BDBD(填序號)
A.混合氣體的密度不變
B.混合氣體的顏色不變
C.k正、k逆不變
D.2v正(O2)=v逆(NO2)
②化學平衡常數(shù)K與速率常數(shù)k正、k逆的數(shù)學關系式K=k正k逆k正k逆。
③溫度為T1時的化學平衡常數(shù)K=160160。若將容器的溫度變?yōu)門2時k正=k逆,則T2 >>T1(填“>”“<”或“=”)。
5
4
催化劑
△
3
2
1
2
k
正
k
逆
k
正
k
逆
【答案】-413.8;含硫化合物會引起催化劑中毒;大;>;2.5×10-4;BD;;160;>
k
正
k
逆
【解答】
【點評】
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