题型一基本概念、基本理论的综合应用

题型一基本概念、基本理论的综合应用

1.(2018·韶关市高三4月模拟考试)NH3作为一种重要化工原料，被大量应用于工业生产，与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863 计划。

(1)催化剂常具有较强的选择性。已知：

反应Ⅰ：4NH3(g)＋5O2(g)Pt/Ru

高温4NO(g)＋6H2O(g) Δ

H1＝－905 kJ·mol－1

反应Ⅱ：4NH3(g)＋3O2(g)Cu/TiO2

高温2N2(g)＋6H2O(g) Δ

H2＝－1 266.6 kJ·mol－1

写出NO 分解生成N2与O2的热化学方程式：__________________________________

________________________________________________________________________。

(2)N2O也可分解生成N2与O2。在四个恒容密闭容器中按下表相应量充入气体，发生2N2O(g)2N2(g)＋O2(g)，容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中N2O平衡转化率如下图所示。

容器容积/L

起始物质的量/mol N2O N2O2

ⅠV10.1 0 0

Ⅱ 1.0 0.1 0 0

ⅢV20.1 0 0

Ⅳ 1.0 0.06 0.06 0.04

①该反应的ΔH________(填“>”“＝”或“<”)0。

②图中A、B、C 三点处容器内的总压强，由大到小的顺序是___________________________ _____________________________________________。

③容器Ⅳ在470 ℃进行反应时，起始速率：v正(N2O)____(填“>”“＝”或“<”)v逆(N2O)。

(3)氨催化氧化时会发生上述两个竞争反应Ⅰ、Ⅱ。为分析某催化剂对该反应的选择性，在20 L 密闭容器中充入1 mol NH3和2 mol O2，测得一定时间内有关物质的量关系如图：

①该催化剂在低温时选择反应________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ②C 点比B 点所产生的NO 的物质的量少的原因可能是

________________________________________________________________________。 答案 (1)2NO(g)

N 2(g)＋O 2(g) ΔH ＝－180.8 kJ·mol －1

(2)①> ②p (C)>p (B)>p (A)(或C>B>A) ③>

(3)①Ⅱ ②该反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动或催化剂活性降低 解析 (1)NO 分解生成N 2与O 2的方程式为2NO(g)

N 2(g)＋O 2(g)，根据已知的反应Ⅰ和反应Ⅱ，

要得到该方程，则Ⅱ－Ⅰ2，即ΔH ＝ΔH 2－ΔH 12＝－1 266.6＋9052 kJ·mol －1＝－180.8 kJ·mol －1

。

(2)①根据图像，温度升高，转化率增大，则平衡向右移动，说明正反应方向吸热，则反应的ΔH ＞0。

②A、B 、C 三点中N 2O 的转化率相同，则容器中反应物、生成物的量均相同，则容器的压强取决于容器的体积，根据图像，相同温度时：转化率大小为：Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，则反应正向进行的程度为：Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，且该反应为气体分子数增加的反应，增大容器体积，减小压强平衡向右移动，则说明容器体积大小为：Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，故A 、B 、C 三点处容器内的总压强由大到小的顺序是p (C)＞p (B)＞p (A)。

③Ⅱ中在470 ℃下达到平衡时N 2O 的转化率是0.6，则该反应在470 ℃下平衡常数是0.03×0.062

0.042＝0.067 5，容器Ⅳ在470 ℃进行反应时，浓度商＝0.04×0.06

2

0.062

＝0.04＜0.067 5，所以反应向正反应方向进行，则起始速率：v 正(N 2O)＞v 逆(N 2O)。

(3) ①根据图像，在低温时，N 2的量相对多一些，而N 2是反应Ⅱ的生成物，故该催化剂在低温时选择反应Ⅱ。

②C 点比B 点所产生的NO 的物质的量少的原因可能是平衡的逆向移动等原因。根据图像，该催化剂在高温时选择反应Ⅰ，而反应Ⅰ为放热反应，达到平衡后，温度升高平衡向左移动，使得C 点比B 点所产生的NO 的物质的量少；或者可能是由于温度升高催化剂失去了活性等原因。

2.(2018·赤峰市高三4月模拟)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

(1) 用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO ，发生反应C(s)＋2NO(g)

N 2(g)＋CO 2(g) ΔH ＝Q kJ·mol －1

。 在T 1℃时，反应进行

到不同时间(min) 测得各物质的浓度(mol·L －1

) 如下：

时间

0 10 20 30 40 50

浓度

NO 1.00 0.68 0.50 0.50 0.60 0.60

N20 0.16 0.25 0.25 0.30 0.30

CO20 0.16 0.25 0.25 0.30 0.30

①30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是______(填字母)。

a.通入一定量的NO

b.加入定量的活性炭

c.加入合适的催化剂

d.适当缩小容器的体积

②若30 min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3∶1∶1，则Q________(填“>”或“<”)0。

(2)某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示，利用以下反应：2NO＋2CO N2＋2CO2(有CO) 2NO N2＋O2 (无CO)

①若不使用CO，温度超过775 ℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，应控制最佳温度在____________左右。

②用C x H y(烃)催化还原NO x也可消除氮氧化物的污染，写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为______________________________________________

________________________________________________________________________________ __________________。