Question

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。催化剂常具有较强的选择性，即专一性。已知：

反应I：4NH₃(g) +5O₂(g)4NO(g) +6H₂O(g)    △H=―905.0 kJ·molˉ¹

反应 II：4NH₃(g)+3O₂(g)2N₂(g) +6H₂O(g)    △H

（1）

化学键	H—O	O===O	N≡N	N—H
键能kJ·molˉ^1	463	496	942	391

△H=_______________ 。

（2）在恒温恒容装置中充入一定量的NH₃和O₂，在某催化剂的作用下进行反应I，则下列有关叙述中正确的是______________。

A．使用催化剂时，可降低该反应的活化能，加快其反应速率

B．若测得容器内4v_正(NH₃)=6v_逆(H₂O)时，说明反应已达平衡

C．当容器内=1时，说明反应已达平衡

（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1L密闭容器中充入1 mol NH₃和2mol O₂，测得有关物质的量关系如下图：

①该催化剂在高温时选择反应_____________(填“ I ”或“ II”）。

②520℃时，4NH₃(g)+5O₂4NO(g) +6H₂O(g)的平衡常数K=________(不要求得出计算结果，只需列出数字计算式）。

③有利于提高NH₃转化为N₂平衡转化率的措施有_______________

A．使用催化剂Pt/Ru 

B．使用催化剂Cu/TiO₂

C．增大NH₃和O₂的初始投料比

D．投料比不变，增加反应物的浓度

E．降低反应温度

（4）采用氨水吸收烟气中的SO₂，

①若氨水与SO₂恰好完全反应生成正盐，则此时溶液呈_____性（填“酸”或“碱”）常温下弱电解质的电离平衡常数如下：氨水：K_b=1.8×10ˉ⁵mol·Lˉ¹；H₂SO₃ ：K_a1=1.3×10ˉ²mol·Lˉ¹，K_a2=6.3×10ˉ⁸mol·Lˉ¹

②上述溶液中通入______气体可使溶液呈中性（填“SO₂”或NH₃”），此时溶液c（NH₄⁺）_______c（SO₃^2-）（填“＞”“＜”或“=”）

Answer

△H=―1260kJ·molˉ1 A I E 碱 SO2 ＞

【解析】（1）△H=E(反应物)−E(生成物)=（4×391×3+3×496−2×942−6×463×2）kJ∙mol-1= −1260 kJ∙mol-1。

（2）A项，使用催化剂，改变反应机理，降低活化能，加快反应速率，故A正确；B项，用不同物质表示的反应速率之比=化学计量数之比，所以6v正(NH3)= 4v逆(H2O)时，反应达平衡，故B错误；C项， =1时，不能说明反应物和生成物的量不再变化，不能说明反应已达平衡，故C错误。综上，选A。

（3）由已知，结合图像可得，①高温时主要发生反应I。

平衡时，c(NH3)=(1−0.2−0.4)mol·Lˉ1=0.4mol·Lˉ1，c(O2)=(2−0.3−0.25)mol·Lˉ1=1.45mol·Lˉ1，c(NO)=0.2mol·Lˉ1，c(H2O)=(0.3+0.6)mol·Lˉ1=0.9mol·Lˉ1，所以520℃时，4NH3(g)+5O24NO(g) +6H2O(g)的平衡常数K= = 。

③使用催化剂只能改变化学反应速率，不能改变化学平衡，故A、B错误；C项，增大NH3和O2的初始投料比，提高了O2的转化率，降低了NH3的转化率，故C错误；D项，增大反应物浓度，平衡向气体分子数减小方向移动，降低了NH3的转化率，故D错误；E项，对于放热反应，降低温度，平衡右移，提高了NH3的转化率，故E正确。

（4）①由已知可得：Kh(NH4+)== =，Kh(HSO3-)== =，Kh(SO32-)===，所以水解常数：Kh(SO32-)>Kh(NH4+)>Kh(HSO3-)，故亚硫酸铵溶液水解呈碱性，亚硫酸氢铵溶液水解呈酸性。

②因为亚硫酸铵溶液水解呈碱性，所以通入SO2气体可使溶液呈中性；由离子守恒：c(NH4+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，又因为c(H+)=c(OH-)，所以c(NH4+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)，故c(NH4+)>2c(SO32-)。