Question

【题目】碳、氮等元素及其化合物和人类生产、生活密切相关，请回答下列问题：

(1)氨催化氧化是硝酸工业的基础，生产过程中会发生以下反应：

主反应：

副反应：

①工业上往往采用物料比在1.7—2.0之间，主要目的是____________。

②下表所示是部分化学键的键能参数：

化学键	N-N	O=O
键能/kJ· mol-1	946	497.3

则拆开1mol NO中的化学键需要吸收的能量是__________kJ。

(2)在一定温度下，向1L密闭恒容容器中充入l mol NO和一定物质的量的CO，在催化剂作用下发生反应：2NO (g)+2CO (g)2CO2(g)+N2(g) ΔH>0，NO的物质10 s随反应时间t的变化曲线如图：

①前10 s内N2的平均生成速率为____。

②已知在t1时刻反应速率加快，则在t1时刻改变的条件可能是____。（填写一种）

(3)在723K时，将0.1mol H2和0.2mol CO2通入抽空的上述密闭容器中，发生如下反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，反应平衡后，水的物质的量分数为0.10。

①CO2 的平衡转化率等于______，反应平衡常数K等于______(保留两位有效数字)。

②再向容器中加入过量的CoO (s)和Co (s)，则容器中又会增加如下平衡：CoO (s) +H2 (g)Co (s) +H2O(l)K1；CoO (s) +CO (g)Co (s) +CO2(g) K2。最后反应平衡时，容器中水的物质的量分数为0. 30，则K1等于____。

Answer 1

【答案】 促进主反应发生，提高NH3的转化率 630.9 0.04 mol·L-1·s-1 升高温度或者增加了CO的浓度 15% 0.076 9

【解析】（1）①主要反应方程式中=1.25，副反应中 =0.75，采用物料比在1.7～2.0之间，增加O2的量，有利于反应按主反应进行，且使主反应的平衡向正反应方向移动，提高NH3的转化率。②（主反应-副反应）÷2得：N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=（－905 kJ·mol-1+1268 kJ·mol-1）÷2=+181.5 kJ·mol-1。设拆开1molNO中的化学键需要消耗xkJ的能量，则：946+497.3-2x=181.5，解得x=630.9。（2）①前10 s内N2的平均生成速率，v(N2)= 。②由图知，在t1时刻，NO的物质的量逐渐减少，说明平衡向正反应方向移动，而反应速率加快，说明改变的条件可能是升高温度或者增加了CO的浓度。（3）①根据反应方程式，设反应到达平衡后，CO2转化了amol，则：

CO2(g) ＋ H2(g) CO(g) + H2O(g)

起始物质的量 0.2mol 0.1mol 0 0

转化的物质的量 amol amol amol amol

平衡时物质的量 (0.2-a)mol (0.1-a)mol amol amol

，解得a=0.03

CO2的平衡转化率:

反应平衡常数

②容器中各个反应前后气体的物质的量不变，所以在加入过量的CoO(s)和Co(s)并达到新的平衡后，所有气体的总物质的量仍然为：0.2mol+0.1mol=0.3mol。此时H2O的物质的量为：0.3mol×0.30=0.09mol。根据质量守恒，此时H2的物质的量为：0.1mol-0.09 mol =0.01mol。