氨是重要的基础化工产品之一。
Ⅰ.(1)2007年度诺贝尔化学奖获得者格哈德•埃特尔确认了合成氨反应机理。T=673K时,各步反应的能量变化如图所示,图中的能量单位为kJ•mol-1(注:图中“吸”表示在催化剂表面的吸附)。

图中决速步骤的反应方程式为 12N2吸+32H2吸=N吸+3H吸12N2吸+32H2吸=N吸+3H吸。
(2)向某反应容器中投入5molN2、15molH2,在不同温度下反应平衡体系中氨的质量分数随压强变化的曲线如图所示:

①温度T1、T2、T3中最高的是 T3T3;M点N2的转化率为 40%40%。
②1939年捷姆金和佩热夫推导出氨合成反应在接近平衡时净速率方程式为:r(NH3)=k1p(N2)[p3(H2)p2(NH3)]α-k2[p2(NH3)p3(H2)]1-α,k1、k2分别为正反应和逆反应的速率常数,p(N2)、p(NH3)、p(H2)代表各组分的分压(分压=总压×物质的量分数),α为常数。工业上以铁为催化剂时,α可取0.5,由M点数据计算k1k2=0.073(MPa)−20.073(MPa)−2(保留两位有效数字)。
(3)773K时,将、N2、H2按物质的量之比1:3通入反应器进行反应。反应体系中各物质浓度与时间的关系如图所示:

①0~5min内的平均速率v(H2)=0.3mol•L-1•min-10.3mol•L-1•min-1。
②773K时,若将起始时N2和H2的物质的量均加倍(反应器容积不变)时,图中 BB点可表示反应刚达到平衡时的c(H2)。
③773K时,向上述反应器中通入N2、H2、NH3,使三者的浓度均为3mol⋅L-1,达到平衡时NH3的体积分数将 增大增大(填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅱ.CO2和NH3两者发生反应可减少污染或用于工业生产。
(4)H2CO3电离常数为:Ka1=4×10-7,Ka2=4×10-11。已知0.1mol/LNH4HCO3溶液的pH=8,则在此溶液中:
①下列有关离子浓度的关系式中,正确的是 CDCD(填字母)。
A.c(NH4+)+c(NH3⋅H2O)+c(H+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)+c(OH-)
B.c(NH4+)+c(NH3⋅H2O)=c(HCO3-)+c(H2CO3)
C.c(H2CO3)-c(CO32-)-c(NH3•H2O)=9.9×10-7mol/L
D.等体积等物质的量浓度NH4HCO3与NaCl溶液混合析出晶体,静置,上层清液中存在:c(H+)+c(NH4+)>c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)
②c(H2CO3):c(CO32-)=6.256.25(结果保留三位有效数字)。
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3
2
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2
3
2
[
p
3
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H
2
)
p
2
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H
3
)
]
α
[
p
2
(
N
H
3
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p
3
(
H
2
)
]
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α
k
1
k
2
【答案】N2吸+H2吸=N吸+3H吸;T3;40%;0.073(MPa)−2;0.3mol•L-1•min-1;B;增大;CD;6.25
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【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:13引用:1难度:0.4
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