合成氨工業(yè)和硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。
Ⅰ.(1)在合成氨工業(yè)中,原料氣(N
2、H
2及少量CO、NH
3的混合氣)在進(jìn)入合成塔前需經(jīng)過銅氨液處理,目的是除去其中的CO其反應(yīng)為:[Cu(NH
3)
2]
++CO+NH
3?[Cu(NH
3)
3CO]
+ΔH<0。吸收CO后的銅氨液經(jīng)過適當(dāng)處理可再生,恢復(fù)其吸收CO的能力,可循環(huán)使用。銅氨液再生適宜的生產(chǎn)條件是
高溫低壓
高溫低壓
。
(2)將等物質(zhì)的量的H
2和N
2通入絕熱恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N
2(g)+3H
2(g)?2NH
3(g)ΔH<0,下列選項(xiàng)表明反應(yīng)一定已達(dá)平衡狀態(tài)的是
A
A
(填標(biāo)號,下同)。
A.容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化
B.相同時(shí)間內(nèi),斷開H-H鍵的數(shù)目和生成N-H鍵的數(shù)目相等
C.容器內(nèi)氣體的濃度c(N
2):c(H
2):c(NH
3)=1:3:2
D.N
2的體積分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化
Ⅱ.接觸法制硫酸的關(guān)鍵反應(yīng)為SO
2的催化氧化,二氧化硫在V
2O
5作用下的催化氧化是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的主要反應(yīng)。SO
2的催化氧化熱化學(xué)方程式為:2SO
2(g)+O
2(g)?2SO
3(g)ΔH=akJ?mol
-1其催化機(jī)理分為三步:
第1步:SO
2(g)+V
2O
5(s)?SO
3(g)+V
2O
4(s)ΔH=bkJ?mol
-1第2步:V
2O
4(s)+O
2(g)+2SO
2(g)?2VOSO
4(s)ΔH=ckJ?mol
-1第3步:
4VOSO4(s)+O2(g)?4SO3(g)+V2O5(s)ΔH=(3a-2b-3c)kJ/mol
4VOSO4(s)+O2(g)?4SO3(g)+V2O5(s)ΔH=(3a-2b-3c)kJ/mol
。
(3)第3步熱化學(xué)方程式
4VOSO4(s)+O2(g)?4SO3(g)+V2O5(s)ΔH=(3a-2b-3c)kJ/mol
4VOSO4(s)+O2(g)?4SO3(g)+V2O5(s)ΔH=(3a-2b-3c)kJ/mol
(ΔH的值用a、b、c的代數(shù)式表示)。
(4)T℃時(shí),將3molSO
2和1molO
2通入體積為2L的恒溫恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)。3min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,此時(shí)測得O
2還剩余0.1mol。則達(dá)平衡時(shí)SO
2的轉(zhuǎn)化率為
60%
60%
;從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡,用SO
3表示反應(yīng)速率為
0.3mol/(L?min)
0.3mol/(L?min)
。
(5)為尋求固定投料比下不同反應(yīng)階段的最佳生產(chǎn)溫度,繪制相應(yīng)轉(zhuǎn)化率(α)下反應(yīng)速率(數(shù)值已略去)與溫度的關(guān)系如圖所示,下列說法正確的是
BD
BD
。
A.溫度越高,反應(yīng)速率越大
B.可根據(jù)不同α下的最大速率,選擇最佳生產(chǎn)溫度
C.α=0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率
D.α越大,反應(yīng)速率最大值對應(yīng)溫度越低
?
(6)為提高釩催化劑的綜合性能,我國科學(xué)家對其進(jìn)行了改良。不同催化劑下,溫度和轉(zhuǎn)化率關(guān)系如圖所示,催化性能最佳的是
d
d
(填標(biāo)號)。
(7)設(shè)O
2的平衡分壓為p,SO
2的平衡轉(zhuǎn)化率為α,用含p和α的代數(shù)式表示上述催化氧化反應(yīng)的K
p=
(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算)。