Question

【題目】NH3 作為一種重要化工原料，被大量應用于工業(yè)生產，與其有關性質反應的 催化劑研究曾被列入國家 863 計劃。

(1)催化劑常具有較強的選擇性，即專一性。已知：反應 I ：4NH3(g) +5O2(g)4NO(g) +6H2O(g)△H= 905.0 kJ·mol-1 反應 II : 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g) +6H2O(g) △H= 1266.6 kJ·mol-1 寫出 NO 分解生成 N2 與 O2 的熱化學方程式_________。

(2)在恒溫恒容裝置中充入一定量的 NH3 和 O2,在某催化劑的作用下進行反應 I ,測得不同時 間的 NH3 和 O2,的濃度如下表：

時間(min)	0	5	10	15	20	25
c(NH3)/mol·L1	1.00	0.36	0.12	0.08	0.072	0.072
c(O2)/mol L1	2.00	1.20	0.90	0.85	0.84	0.84

則下列有關敘述中正確的是_____。

A．使用催化劑時，可降低該反應的活化能，加快其反應速率

B．若測得容器內 4v 正(NH3) =6v 逆(H2O)時，說明反應已達平衡

C．當容器內n(NO)/n(NH3)=1 時，說明反應已達平衡

D．前 10 分鐘內的平均速率 v( NO)=0.088 mol·L-1·min-1

(3)制備催化劑時常產生一定的廢液，工業(yè)上常利用氫硫酸檢測和除去廢液中的 Cu2+。 已知：25℃時，K1(H2S) =1.3×107，K2(H2S) =7.1×1015，Ksp(CuS) =8.5×1045

①在計算溶液中的離子濃度時，涉及弱酸的電離通常要進行近似處理。則 0.lmol L1 氫硫 酸的 pH≈______(取近似整數)。

②某同學通過近似計算發(fā)現(xiàn) 0.lmol L1 氫硫酸與 0.0lmol L1 氫硫酸中的 c(S2)相等，而且 等于_____mol·L1

③已知，某廢液接近于中性，若加入適量的氫硫酸，當廢液中 c(Cu2+) >_____mol·L1(計算 結果保留兩位有效數字)，就會產生 CuS 沉淀。

Answer 1

【答案】2NO(g)N2(g) +O2(g) △H= 180.8 kJ·mol1 AD 4 7.1×1015 1.2×1030

【解析】

（1）（1）根據蓋斯定律可知，（Ⅱ—Ⅰ）/2得NO 分解生成 N2 與 O2 的熱化學方程式；

（2）A．加入催化劑，改變反應途徑，降低反應的活化能，增加了活化分子百分數，化學反應速率增大；

B．對于反應4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g），應是 6v正（NH3）=4v逆（H2O）時，反應達到平衡狀態(tài)；

C．當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，與n(NO)/n(NH3)=1 無關；

D. 據方程式NH3和NO前系數相等，則反應速率也相等；

（3）①多元弱酸分步電離，以第一步為主；

②若0.lmol L1 氫硫酸與 0.0lmol L1 氫硫酸中的 c(S2)相等，則可近似認為氫硫根離子和氫離子濃度相等；

③溶液中c(S2—) = 7.1×1015 molL-1，c(Cu2+)= Ksp(CuS)/ c(S2—)。

（1）根據蓋斯定律可知，（Ⅱ—Ⅰ）/2得NO 分解生成 N2 與 O2 的熱化學方程式2NO(g)N2(g) +O2(g)，則△H=[（1266.6 kJ·mol-1）—（905.0 kJ·mol-1）]/2=180.8 kJ·mol1，故答案為：2NO(g)N2(g) +O2(g) △H= 180.8 kJ·mol1；

（2）A．加入催化劑，改變反應途徑，降低反應的活化能，增加了活化分子百分數，化學反應速率增大，故A正確；

B．對于反應4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g），應是 6v正（NH3）=4v逆（H2O）時，反應達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；

C．當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，與n(NO)/n(NH3)=1無關，故C錯誤；

D.由圖可知V（NH3）=（10.12）mol/L/10min=0.088molL-1min-1，據方程式NH3和NO前系數相等，則反應速率也相等，故υ（NO）=0.088molL-1min-1，故D正確，故答案為：AD；

(3) ①多元弱酸分步電離，以第一步為主，設溶液中氫離子濃度為x，進行近似處理可得K1(H2S) =x2/0.1mol/L =1.3×107，解得x=×104 molL-1，則0.lmol L1 氫硫 酸的 pH≈4，故答案為：4；

②若0.lmol L1 氫硫酸與 0.0lmol L1 氫硫酸中的 c(S2)相等，則可近似認為氫硫根離子和氫離子濃度相等，此時K2(H2S) =c(H+)c(S2—)/c(HS—)= 7.1×1015，c(S2—) = 7.1×1015 molL-1，故答案為：= 7.1×1015；

③溶液中c(S2—) = 7.1×1015 molL-1，由Ksp(CuS) =8.5×1045可得c(Cu2+)=8.5×1045/7.1×1015 molL-1=1.2×1030 molL-1，故答案為：molL-1，。