2．合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，研究表明液氨是一种良好的储氢物质。
（1）化学家GethardErtl证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程，示意如下图：
下列说法正确的是____（选填字母）。
A．①表示N2、H2分子中均是单键
B．②→③需要吸收能量
C．该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成
（2）
氨气分解反应的热化学方程式如下：
2NH3（g）
N2（g）＋3H2（g）△H，若N三N键、H一H键和N一H键的键能分别记作a、b和c（单位：
kJ·mol－l），则上述反应的△H＝kJ·mol一1。
（3）研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。
下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率（mmol．min一1）。
①不同催化剂存在下，氨气分解反应活化能最大的是（填写催化剂的化学式）。
②温度为T，在一体积固定的密闭容器中加入2molNH3，此时压强为P0，用Ru催化氨气分解，若平衡时氨气分解的转化率为50％，则该温度下反应2NH3（g）
N2
（g）十3H2（g）用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp
＝。
[己知：
气体分压（p分）＝气体总压（p总）x体积分数]（4）关于合成氨工艺的理解，下列正确的是___。
A．合成氨工业常采用的反应温度为500℃左右，可用勒夏特列原理解释
B．使用初始反应速率更快的催化剂Ru，不能提高平衡时NH3的产量
C．合成氨工业采用10MPa一30MPa，是因常压下N2和H2的转化率不高
D．采用冷水降温的方法可将合成后混合气体中的氨液化
（5）下图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为1：
3时，平衡混合物中氨的体积分数[（NH3）]。
①若分别用vA（NH3）和vB（NH3）表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率，则vA（NH3）____vB（NH3）（填“＞”、“＜”或“＝”）。
②在250℃、1.0×104kPa下，H2的转化率为______%（计算结果保留小数点后1位）。
（6）N2和H2在铁作催化剂作用下从145℃就开始反应，随着温度上升，单位时间内
NH3产率增大，但温度高于900℃后，单位时间内NH3产率逐渐下降的原因________。
【答案】
（1）BC
（2）6c-a-3b
（3）Fe
27P02
64
（4）BC
（5）<66.7
（6）高于900℃后，产率受平衡移动影响为主，温度升高，平衡向左移动，NH3产率下降
【解析】
⑴A.N2分子中是三键不是单键，故A错误；
B.②→③的过程是分子中价键断裂为原子，价键断裂是吸收能量的，故需要吸收能量，故B正确；
C.化学变化的本质就是旧化学键的断裂，新化学键的生成，所以氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成，故
C正确；
故答案为：
BC。
⑵H反应物化学键断裂吸收的能量-生成物化学键生成放出的能量，NH3含有三个
N-H键，根据反应方程式2NH3（g）N2（g）+3H2（g）可得H6ca3bkJmol1，故答案为：
6ca3b；
⑶①Fe作催化剂时，氢气的初始生成速率最小，根据碰撞理论的解释，催化剂的催化原理实质上是降低反应的活化能，活化能越低，则活化分子百分数越高，反应速率越大，所以上述金属比较，铁作催化剂时，氨分解的活化能最大，故答案为：
Fe；
②
体积分数等于物质的量分数所以NH3的体积分数为
、N2的体积分数为
、H2的体积分数为，根据同温同体积下，压强之比等于物质的量之比得总压强P=
3P0化
2
p（P12）3（P16）3P2带入P=3P0，得Kp27P02学平衡常数K
（P）216264
⑷A.反应为放热反应，按勒夏特列原理，应选择较低温度，此反应主要是考虑到催化剂的活化温度，故A错误；
B.催化剂的作用是增大反应速率，使反应尽快到到平衡，但不影响反应限度，故使用初始反应速率更快的催化剂Ru，不能提高平衡时NH3的产量，故B正确；
C.N2（g）+3H2（g）2NH3（g）反应是体积减小的反应，增大压强反应向右进行，所以合成氨工业压强采用10MPa一30MPa，可以大大增加转化率，故C正确；
D.氨气的沸点比水低，采用冷水降温的方法不能将合成后混合气体中的氨液化，故D错误；
故答案为BC；
⑸①压强大，速率快，温度高，速率快，B的温度比A的高，B的压强比A的大，所以B的速率大于A的速率，故答案为：
＜；
②初始时氮气、氢气的体积比为1：
3时，假设N2为1mol、H2为3mol，设平衡时，
N2消耗xmol
由图可知在250℃、1.0×104kPa下，平衡混合物中氨的体积分数为50%，列式
50%
2x100%，解得x
2，H2的转化率为
3x100%66.7%，
1x33x2x33故答案为：
66.7%；
⑹合成氨的反应是放热反应，当温度高于900℃后，产率受平衡移动影响为主，温度升高，平衡向左移动，NH3产率下降，故答案为：
高于900℃后，产率受平衡移动影响为主，温度升高，平衡向左移动，NH3产率下降；
【点睛】
转化率、压强和平衡常数的计算是解答的难点，注意从阿伏加德罗定律的角度去理解压强与气体物质的量之间的关系，注意结合反应的方程式和表中数据的灵活应用。
也可以直接把压强看作是物质的量，利用三段式计算。
3．I.合成气（CO+H2）广泛用于合成有机物，工业上常采用天然气与水蒸气反应等方法来制取合成气。
（1）已知：
5.6L（标况下）CH4与水蒸气完全反应，吸收51.5KJ的热量，请写出该反应的热化学方程式_______________________________________________。
（2）在150℃时2L的密闭容器中，将2molCH4和2molH2O（g）混合，经过15min达到平衡,此时CH4的转化率为60%。
回答下列问题：
①从反应开始至平衡，用氢气的变化量来表示该反应速率v（H2）=____________。
②在该温度下，计算该反应的平衡常数K＝________________________（保留两位小数）。
③下列选项中能表示该反应已达到平衡状态的是__________________________
A．v（H2）逆＝3v（CO）正B．密闭容器中混合气体的密度不变
C．密闭容器中总压强不变D．C（CH4）=C（CO）
（3）合成气中的氢气也用于合成氨气：
N2+3H2
2NH3。
保持温度和体积不变，在甲、乙、丙三个容器中建立平衡的相关信息如下表。
则下列说法正确的是___________。
容器
体积
起始物质
平衡时n
（NH3）
平衡时φN2
反应ν（起始）
平衡时P内
甲
1L
1molN2+3m
olH2
1.6mol
φ甲
ν甲
P甲
乙
1L
2molN2+6m
olH2
n1mol
φ乙
ν乙
P乙
丙
2L
2molN2+6m
olH2
n2mol
φ丙
ν丙
P丙
A．n1=n2=3.2B．φ甲=φ丙＞φ乙C．ν乙＞ν丙＞ν甲D．P乙＞P甲=P丙
II.
（1）常温下，在xmol·L－1氨水中加入等体积的ymol·L－1硫酸得混合溶液M恰好显中性。
①M溶液中所有离子浓度由大到小的顺序为_________________。
②常温下，NH3·H2O的电离常数K=_____（用含x和y的代数式表示，忽略溶液混合前后的体积变化）。
（2）利用电解法处理高温空气中稀薄的NO（O2浓度约为NO浓度的10倍），装置示意图如下，固体电解质可传导O2－
阴极的电极反应式为___________________________。
②消除一定量的NO所消耗的电量远远大于理论计算量，可能的原因是（不考虑物理因
素）_____。
【答案】
I.
（1）CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）H=+206kJ/mol
（2）0.12molL-1min-121.87AC
（3）BD
II.
（1）c（NH4）>c（SO42）>c（H）=c（OH）
2y10-7
x-2y
（2）2NO+4e-=N2+2O2-阴极发生副反应O2+4e-=2O2-
【解析】
I.
（1）标况下，5.6LCH4物质的量为：
5.6L=0.25mol，吸收51.5kJ的热量，则
22.4L/mol
1mol甲烷反应吸收热量=51.5kJ×
1mol=206kJ，该反应的热化学方程式为：
0.25mol
CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206kJ/mol；
（2）在150℃时2L的密闭容器中，将2molCH4和2molH2O（g）混合，经过15min达到平衡，此时CH4的转化率为60%，则
CH4+H2OCO+3H2起始量（mol/L）1100
转化量（mol/L）0.60.60.61.8平衡量（mol/L）0.40.40.61.8①从反应开始至平衡，用氢气的变化量来表示该反应速率v（H2）=1.8
mol/L
15min
=0.12mol•L-1•min-1；
②结合①计算得到的平衡浓度，计算得到该反应的平衡常数
K=（1.83×0.6）/（0.4×0.4）=21.87；
③A．v逆（H2）＝3v正（CO），说明正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故A正确；
B．密闭容器中混合气体的质量和体积不变，密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C．反应前后气体物质的量增加，气体压强之比等于气体物质的量之比，密闭容器中总压强不变，说明反应达到平衡状态，故C正确；
D．浓度关系和消耗量、起始量有关，c（CH4）=c（CO）不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
故答案为：
AC；
（3）A．甲和丙为等效平衡，则n2=1.6mol，但乙与甲相比，相当于增大压强，平衡向着正向移动，则n1＞3.2，故A错误；
B．甲和丙达到平衡状态为相同平衡状态，氮气体积分数相同，乙相当于甲平衡状态再加入1mol氮气和3mol氢气，增大压强平衡正向进行，氮气体积分数减小，φ甲
=φ丙＞φ乙，故B正确；
C．乙容器中反应物浓度大于甲和丙，反应速率大，甲和丙起始浓度相同反应速率相同，故C错误；
D．乙中物质浓度是甲的2倍，且压强大于甲，甲和丙为等效平衡，压强相同，得到
P乙＞P甲=P丙，故D正确；
故答案为：
BD；
II.
（1）①根据电荷守恒，c（NH4+）+c（H+）=c（OH-）+2c（SO42-），混合后溶液显中性，则
c（NH4+）=2c（SO42-），则c（NH4）>c（SO24）>c（H）=c（OH）；
②xmol•L-1氨水中加入等体积的ymol•L-1硫酸得混合溶液M恰好显中性，则
c（NH4+）=2c（SO42-）=2×
ymol•L-1=ymol•L-1，混合后，根据物料守恒
2
c（NH3•H2O）+c（NH4+）=0.5xmol•L-1，则c（NH3•H2O）=（0.5x-y）mol•L-1，K=c（NH4+）•c（OH-）/c（NH3•H2O）=y×1×10-7/（0.5x-y）=2y×10-7/（x-2y）；
（2）①阴极：
NO得到电子生成N2，结合守恒原则，则电极方程式为
2NO+4e-=N2+2O2-；
②消除一定量的NO所消耗的电量远远大于理论计算量，可能存在副反应，O2浓度约为NO浓度的10倍，氧气易得到电子生成O2-，电极方程式为：
O2+4e-=2O2-。
4．煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，大量排放烟气形成酸雨、污染大气，因此对烟气
进行脱硫、脱硝，对环境保护有重要意义。
回答下列问题：
Ⅰ.利用CO脱硫
（1）工业生产可利用CO气体从燃煤烟气中脱硫，则25℃时CO从燃煤烟气中脱硫的热化学方程式2CO（g）＋SO2（g）⇌2CO2（g）＋S（s）的焓变△H＝_____________。
25℃，100kPa时，由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物时的反应热称为标准摩尔生成焓，已知一些物质的“标准摩尔生成焓”如下表所示：
物质
CO（g）
CO2（g）
SO2（g）
标准摩尔生成焓
∆fHm（25℃）/kJ∙mol-1
-110.5
-393.5
-296.8
（2）在模拟脱硫的实验中，向多个相同的体积恒为2L的密闭容器中分别通入2.2mol
CO和1molSO2气体，在不同条件下进行反应，体系总压强随时间的变化如图所示。
①在实验b中，40min达到平衡，则0～40min用SO2表示的平均反应速率v（SO2）＝_______。
②与实验a相比，实验b可能改变的条件为_______________，实验c可能改变的条
件为_________________。
Ⅱ.利用NH3脱硝
（3）在一定条件下，用NH3消除NO污染的反应原理为：
4NH3（g）＋6NO（g）⇌5N2（g）＋6H2O（l）△H＝－1807.98kJ·mol－1。
在刚性容器中，NH3与NO的物质的量之比分别为X、Y、Z（其中X①NH3与NO的物质的量之比为X时对应的曲线为_____________（填“a”“b”或“c”）。
②各曲线中NO脱除率均先升高后降低的原因为__________。
③900℃条件下，设Z＝
，初始压强p0，则4NH3（g）＋6NO（g）⇌5N2（g）＋6H2O（l）的平衡常数Kp＝_____________（列出计算式即可）。
Ⅲ.利用NaCIO2脱硫脱硝
（4）利用NaClO2的碱性溶液可吸收SO2和NO2（物质的量之比为1:
1）的混合气体，自身转化为NaCl，则反应的离子方程式为________________。
【答案】
（1）-269.2kJ·mol-1
（2）①0.01mol·L-1·min-1②加入催化剂升高温度
（3）①c
2温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH<0，继续升高温度，平衡向左移动，NO脱出率又下降
0.375p050.375
3
46或6
0.1p00.15p00.140.15p50
（4）3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-===3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O
【解析】
（1）根据“标准摩尔生成焓”的定义可得：
①Cs+
1O2g2
②Cs+
1O2g2
③Ss+
1O2g
COgΔtHm1=-110.5kJmol-1
CO2gΔtHm2=-393.5kJmol-1
SO2gΔtHm3=-296.8kJmol-1
2
再根据盖斯定律2（反应③-反应①）-反应③可得到2CO（g）＋SO2（g）⇌2CO2（g）＋S（s），则，CO脱硫反应2CO（g）＋SO2（g）⇌2CO2（g）＋S（s）的焓变
ΔH=2ΔtHm2-ΔtHm1-ΔtHm3=2-393.5kJmol-1-110.5kJmol-1--296.8kJmol-1=-269.2kJmol-1，故答案为：
-269.2kJ·mol-1；
（2）①结合题干信息，列三段式有：
2COg＋SO2g2CO2g＋Ss
初始2.2100转化2xx2xx末态2.2-2x1-x2xx
则2.2-22x.+21+-1x+2x122600，解得x=0.8，则vSO2=
0.82molL=0.01molL-1min-1，故答案
40min
为0.010.01mol·L-1·min-1；
②与实验a相比，实验b达到的平衡状态不变且所需时间缩短，改变的条件应为加入了催化剂，与实验a相比，实验c达到平衡状态改变且所需时间缩短，可能是增大压强或升高温度，联系反应特点，若是增大压强，平衡向右移动，向右反应的程度应增大，与图像不符，若是升高温度，平衡向左移动，与图像相符，故答案为：
加入催化剂；升高温度；
（3）①NH3和NO的物质的量之比越大，NO的脱出率月啊，则相同温度下，不同
NH3、NO物质的量之比对应NO的脱出率：
XZ对应曲线a，故答案为：
c；
②NO的脱出率会受到速率、平衡移动等因素的影响，温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH<0，继续升高温度，平衡向左移动，NO脱出率又下降，故答案为：
温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH<0，继续升高温度，平衡向左移动，NO脱出率又下降；
③压强为p0，根据曲线a上NH3与NO的物质的量之比为Z=
，则NH3的分压为
0.4p0，NO的分压为0.6p0，列三段式有：
4NH3g＋6NOg5N2g＋6H2Ol
起始0.4p00.6p00
转化0.3p00.45p00.375p0平衡0.1p00.15p00.375p0
p4p5N260.3754p056或0.37565，故答则反应的平衡常数KpNH3pNO0.1p00.15p00.140.15p0
0.375p050.375
案为：
46或65；
0.1p00.15p00.140.15p0
（4）在碱性环境下，ClO2-氧化等物质的量的SO2和NO2，ClO2-变为Cl-，SO2变为
SO42-，NO2变为NO3-，利用氧化还原反应规律进行配平，可得离子反应方程式
3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-===3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O，故答案为：
3ClO2-+4SO2+4NO2
升级会员 