Question

【題目】碳、氮等元素及其化合物和人類生產、生活密切相關，請回答下列問題：

(1)氨催化氧化是硝酸工業的基礎，生產過程中會發生以下反應：

主反應：

副反應：

①工業上往往采用物料比在1.7—2.0之間，主要目的是____________。

②下表所示是部分化學鍵的鍵能參數：

化學鍵	N-N	O=O
鍵能/kJ· mol-1	946	497.3

則拆開1mol NO中的化學鍵需要吸收的能量是__________kJ。

(2)在一定溫度下，向1L密閉恒容容器中充入l mol NO和一定物質的量的CO，在催化劑作用下發生反應：2NO (g)+2CO (g)2CO2(g)+N2(g) ΔH>0，NO的物質10 s隨反應時間t的變化曲線如圖：

①前10 s內N2的平均生成速率為____。

②已知在t1時刻反應速率加快，則在t1時刻改變的條件可能是____。（填寫一種）

(3)在723K時，將0.1mol H2和0.2mol CO2通入抽空的上述密閉容器中，發生如下反應：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，反應平衡后，水的物質的量分數為0.10。

①CO2 的平衡轉化率等于______，反應平衡常數K等于______(保留兩位有效數字)。

②再向容器中加入過量的CoO (s)和Co (s)，則容器中又會增加如下平衡：CoO (s) +H2 (g)Co (s) +H2O(l)K1；CoO (s) +CO (g)Co (s) +CO2(g) K2。最后反應平衡時，容器中水的物質的量分數為0. 30，則K1等于____。

Answer 1

【答案】 促進主反應發生，提高NH3的轉化率 630.9 0.04 mol·L-1·s-1 升高溫度或者增加了CO的濃度 15% 0.076 9

【解析】（1）①主要反應方程式中=1.25，副反應中 =0.75，采用物料比在1.7～2.0之間，增加O2的量，有利于反應按主反應進行，且使主反應的平衡向正反應方向移動，提高NH3的轉化率。②（主反應-副反應）÷2得：N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=（－905 kJ·mol-1+1268 kJ·mol-1）÷2=+181.5 kJ·mol-1。設拆開1molNO中的化學鍵需要消耗xkJ的能量，則：946+497.3-2x=181.5，解得x=630.9。（2）①前10 s內N2的平均生成速率，v(N2)= 。②由圖知，在t1時刻，NO的物質的量逐漸減少，說明平衡向正反應方向移動，而反應速率加快，說明改變的條件可能是升高溫度或者增加了CO的濃度。（3）①根據反應方程式，設反應到達平衡后，CO2轉化了amol，則：

CO2(g) ＋ H2(g) CO(g) + H2O(g)

起始物質的量 0.2mol 0.1mol 0 0

轉化的物質的量 amol amol amol amol

平衡時物質的量 (0.2-a)mol (0.1-a)mol amol amol

，解得a=0.03

CO2的平衡轉化率:

反應平衡常數

②容器中各個反應前后氣體的物質的量不變，所以在加入過量的CoO(s)和Co(s)并達到新的平衡后，所有氣體的總物質的量仍然為：0.2mol+0.1mol=0.3mol。此時H2O的物質的量為：0.3mol×0.30=0.09mol。根據質量守恒，此時H2的物質的量為：0.1mol-0.09 mol =0.01mol。