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

D.当测得容器内的O₂密度不再变化时，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”）。

② 520℃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Cu/TiO₂            B．将反应生成的H₂O(g)及时移出

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）最近华南理工大提出利用电解法制H₂O₂并用产生的H₂O₂处理废氨水，装置如图：

①为了不影响H₂O₂的产量，需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，则所得废氨水溶液中c（NH₄⁺）______c（NO₃^﹣）（填“＞”、“＜”或“=”）．

②Ir﹣Ru惰性电极有吸附O₂作用，该电极上的反应为______．

③理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理NH₃•H₂O的物质的量为______．

Answer

―1260kJ·molˉ1 AD I BE ＜ O2+2H++2e﹣═H2O2 1mol

【解析】本题分析：本题主要考查化学平衡。

（1） △H=反应物键能之和-生成物键能之和=(12×391+3×496-2×942-12×463) kJ·molˉ1=―1260kJ·molˉ1。

（2）A．使用催化剂时，可降低该反应的活化能，加快其反应速率，故A正确；B．都是正反应速率，不能说明反应已达平衡，故B错误；C．不能说明反应已达平衡，故C错误；D.反应进行时，O2的质量在变化，O2密度随之变化，当测得容器内的O2密度不再变化时，说明反应已达平衡，故D正确。故选AD。

（3）①该催化剂在高温时生成N2较多，所以选择反应I 。

②NO和N2的平衡浓度是0.2mol/L，NH3的平衡浓度是(1-0.2×3)nol/L=0.4mol/L，O2的平衡浓度是(2-0.2×5/4-1.5×0.2)mol/L=1.45mol/L，H2O的平衡浓度是(0.2×1.5+0.2×3)mol/L=0.9mol/L，所以K= 。

③A．不影响平衡，也就不影响转化率；B．平衡右移，转化率提高；C．NH3的转化率降低； D．相当于加压，平衡左移，转化率降低；E．该反应△H<0，降低温度平衡右移，转化率提高。故选AE。  

（4）①电荷守恒：c（NH4+）+c(H+)=c（NO3﹣）+ c(OH－)，pH约为5，溶液呈酸性，c(OH－)