氮的化合物在生產(chǎn)、生活中有著重要作用。如何增加氨的產(chǎn)量,減少機動車尾氣中NOx和CO的排放是科學(xué)家一直關(guān)注研究的課題。
(1)工業(yè)合成氨:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=akJ?mol-1的反應(yīng)歷程和能量變化如圖所示,標注“*”表示在催化劑表面吸附的物質(zhì)。
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①a=-92-92;用化學(xué)方程式表示出對總反應(yīng)速率影響較大的步驟2N*+6H*=2NH3*(或N*+3H*=NH3*)2N*+6H*=2NH3*(或N*+3H*=NH3*)。
②控制壓強為P0MPa、溫度在700K,將N2(g)和H2(g)按照體積比1:3充入密閉容器合成NH3(g)。反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時體系中NH3的體積分數(shù)為60%,則化學(xué)平衡常數(shù)Kp=4003p02(MPa)-24003p02(MPa)-2。(用平衡分壓代替平衡濃度計算,氣體分壓=氣體總壓×氣體體積分數(shù))
(2)汽車排氣管裝有三元催化劑裝置,在催化劑表面通過發(fā)生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反應(yīng)機理如下[Pt(s)表示催化劑,右上角帶“*”表示吸附狀態(tài)]:
Ⅰ.NO+Pt(s)═NO*
Ⅱ.CO+Pt(s)═CO*
Ⅲ.NO*═N*+O*
Ⅳ.CO*+O*═CO2+Pt(s)
Ⅴ.N*+N*═N2+Pt(s)
Ⅵ.NO*+N*═N2O+Pt(s)
經(jīng)測定汽車尾氣中反應(yīng)物濃度及生成物濃度隨溫度T變化關(guān)系如圖1和圖2所示。
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①圖1中溫度從Ta升至Tb的過程中,反應(yīng)物濃度急劇減小的主要原因是溫度升高,催化劑活性增強,反應(yīng)速率加快,所以反應(yīng)物濃度快速減小溫度升高,催化劑活性增強,反應(yīng)速率加快,所以反應(yīng)物濃度快速減小。
②圖2中溫度T2℃時反應(yīng)Ⅴ的活化能>>反應(yīng)Ⅳ的活化能(填“<”、“>”或“=”);溫度T3℃時發(fā)生的主要反應(yīng)為IVIV。(填“Ⅳ”、“Ⅴ”或“Ⅵ”)
③模擬汽車的“催化轉(zhuǎn)化器”,將2mol NO(g)和2mol CO(g)充入1L的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g),測得CO的平衡轉(zhuǎn)化率α隨溫度T變化曲線如圖所示。圖象中A點逆反應(yīng)速率<<C點正反應(yīng)速率 (填“>”、“=”或“<”);實驗測得:v正=k正?c2(NO)?c2(CO),v逆=k逆?c(N2)?c2(CO2),k正、k逆分別是正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。則T1℃時A點處對應(yīng)的v正:v逆=40.5:140.5:1。
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【答案】-92;2N*+6H*=2NH3*(或N*+3H*=NH3*);(MPa)-2;溫度升高,催化劑活性增強,反應(yīng)速率加快,所以反應(yīng)物濃度快速減?。唬?;IV;<;40.5:1
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【解答】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:58引用:2難度:0.5
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