Question

氮的化合物在相互转化、工业生产等方面应用广泛，回答下列问题。

(1)N₂O是一种能刺激神经使人发笑的气体，可发生分解反应2N₂O=2N₂+O₂，碘蒸气能大幅度提高N₂O的分解速率，反应历程为：

第一步： I₂(g)＝2I(g) (快反应)

第二步： I(g)+N₂O(g)＝N₂(g)+IO(g) (慢反应)

第三步： IO(g)+N₂O(g)＝N₂(g)+O₂(g)+I(g) (快反应)

实验表明，含碘时N₂O分解速率方程v=k·c(N₂O)·[c(I₂)]^0.5(k为速率常数)。下列表述正确的是_____(填标号)。

A．温度升高，该反应速率常数k值增大

B．第三步对总反应速率起决定作用

C．第二步活化能比第三步大

D．I₂作催化剂，其浓度大小与N₂O分解速率无关

(2)温度为T₁时，在二个容积均为1L的密闭容器中仅发生反应：2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g) △H＜0。实验测得：v_正=v(NO)_消耗=2v(O₂)_消耗=k_正c²(NO)·c(O₂)，v_逆=v(NO₂)_消耗=k_逆c²(NO₂)，k_正、k_逆为速率常数。

容器编号	起始浓度/ mol·L^－^1	平衡浓度/ mol·L^－^1
c(NO)	c(O2)	c(NO2)	c(O2)
Ⅰ	0.6	0.3	0	0.2
Ⅱ	0.3	0.25	0.2

①温度为T₁时， =________；当温度升高为T₂时，k_正、k_逆分别增大m倍和n倍，则m______n(填“＞”“＜”或“=”)。

②容器Ⅱ中起始时v_正_____v_逆(填“＞”“＜”或“=”)，理由是_______。

(3)NH₃与CO₂反应可合成尿素[化学式为CO(NH₂)₂]，反应方程式为2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(l)+H₂O(g)在合成塔中进行，下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线分别表示温度为T℃时，按不同氨碳比和水碳比投料时，二氧化碳平衡转化率的情况。

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中水碳比的数值分别为0.6～0.7，1～1.1，1.5～1.6，则生产中应选用的水碳比数值范围是______。

②在选择氨碳比时，工程师认为控制在4.0左右比较适宜，不选择4.5，理由是_____。

Answer

AC 1.25 ＜ ＜ 因为 Qc==1.78＞K =1.25，反应向逆反应方向进行，所以v正＜v逆 0.6～0.7 4.0时CO2转化率已经很高，将氨碳比提高到4.5，CO2转化率提高不大，增加了成本

【解析】

(1)A．温度升高，反应速率加快；

B．第二步反应为慢反应，对总反应速率起决定性作用；

C．第二步反应为慢反应，第三步反应为快反应，第二步活化能比第三步大；

D．由含碘时N2O分解速率方程式可知；

(2)①Ⅰ容器中平衡时氧气浓度从0.3mol/L变为0.2mol/L，氧气的浓度变化为0.1mol/L，列“三段式”，平衡时v正= v逆，根据v正=k正c2(NO)•c(O2)、v逆=k逆c2 (NO2)计算；该反应为放热反应，升高温度平衡向着逆向移动；

②容器Ⅱ中，根据Qc与K的相对大小分析平衡移动方向分析解答；

(3)①依据反应转化率的大小分析，结合图象分析判断；

②氨碳比在4.5时氨气量增大对二氧化碳的转化率增加不大。

(1)由分解速率方程可以看出碘单质的浓度也占主要因素，因此碘单质作催化剂，逐项分析可知：

A．温度升高，反应速率加快，k值增大，故A正确；

B．第二步反应为慢反应，对总反应速率起决定性作用，故B错误；

C．第二步反应为慢反应，第三步反应为快反应，第二步活化能比第三步大，故C正确；

D．由含碘时N2O分解速率方程式可知，I2浓度与N2O分解速率有关，故D错误；

故答案为：AC。

(2)①Ⅰ容器中平衡时氧气浓度从0.3mol/L变为0.2mol/L，氧气的浓度变化为0.1mol/L，则

平衡时v正=v逆=，根据v正=k正c2(NO)∙c(O2)、v逆=k逆c2 (NO2)可知： ==1.25，反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H＜0，该反应为放热反应，升高温度平衡向着逆向移动，当温度升高为T2时，k正、k逆分别增大m倍和n倍，则k逆增大幅度较大，即m＜n；

②容器Ⅱ中，因为Qc==1.78>K=1.25，反应向逆反应方向进行，所以v正＜v逆；

(3)①氨碳比相同时曲线Ⅰ二氧化碳的转化率大，所以生产中选用水碳比的数值为0.6∼0.7；

②氨碳比在4.5时，需要氨气较多，但依据图象分析二氧化碳转化率增大不多，工业合成氨生成工艺较复杂，提高生产成本，所以氨碳比控制在4.0左右。