Question

【題目】催化劑是化工技術的核心，絕大多數的化工生產需采用催化工藝。

Ⅰ．（1）催化劑的選擇性指在能發生多種反應的反應系統中，同一催化劑促進不同反應的程度的比較，實質上是反應系統中目的反應與副反應之間反應速度競爭的表現。如圖所示為一定條件下與發生反應時，生成、或的能量變化圖[反應物和生成物略去]。在有催化劑作用下，與反應主要生成____（選填“或或”）。

（2）2007年諾貝爾化學獎授予善于做“表面文章”的德國科學家哈德·埃特爾，他的成就之一是證實了氣體在固體催化劑表面進行的反應，開創了表面化學的方法論。埃特爾研究的氮氣和氫氣分子在固體催化劑表面發生的部分變化過程如圖所示：

①下列說法不正確的是_________。

A.升高溫度可以提高一段時間內的生產效率

B．圖示中的②→③以及后面幾個過程均是放熱過程

C．此圖示中存在鍵斷裂和鍵斷裂，以及鍵的形成過程

②合成氨工業中，原料氣（、及少量、的混合氣）在進入合成塔前常用（醋酸二氨合亞銅，代表醋酸根）溶液來吸收原料氣中的，其反應是：，生產中必須除去原料氣中的原因是_________；溶液吸收原料氣中的的生產適宜條件應是____________。

Ⅱ．氮循環是指氮在自然界中的循環轉化過程，是生物圈內基本的物質循環之一，存在較多藍、綠藻類的酸性水體中存在如有圖所示的氮循環，請回答相關問題。

（3）硝化過程的方程式是，恒溫時在亞硝酸菌的作用下發生該反應，能說明體系達到平衡狀態的是____（填標號）。

A．溶液的不再改變

B．的消耗速率和的生成速率相等

C．溶液中、、的總物質的量保持不變

實驗測得在其它條件一定時，硝化反應的速率隨溫度變化曲線如下圖A所示，溫度高于35℃時反應速率迅速下降的原因可能是__________________。

（4）亞硝酸鹽含量過高對人和動植物都會造成直接或間接的危害，因此要對亞硝酸鹽含量過高的廢水進行處理。處理亞硝酸鹽的方法之一是用次氯酸鈉將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽，反應方程式是。在25℃和35℃下，分別向初始濃度為的溶液中按不同的投料比加入次氯酸鈉固體（忽略溶液體積的變化），平衡時的去除率和溫度、投料比的關系如上圖B所示，a、b、c、d四點的轉化率由小到大的順序是______，35℃時該反應的平衡常數______（保留三位有效數字）。

Answer 1

【答案】 C 防止使催化劑中毒 高壓、低溫 A 溫度過高使亞硝酸菌失去活性 d、c、b、a 2.67

【解析】

根據催化劑能降低反應的活化能，加快反應判斷；根據化學反應的本質是反應物化學鍵斷裂、生成物中化學鍵形成判斷；結合催化劑的催化效率與溫度有關解題；NH4+硝化過程的方程式是2NH4++3O22HNO3+2H2O+2H+，恒溫時在亞硝酸菌的作用下發生該反應，能說明體系達到平衡狀態的是正逆反應速率相同，個組分含量和濃度保持不變，溫度高于35℃時反應速率迅速下降，說明催化劑亞硝酸菌失去生理活性；結合平衡常數的公式計算。

Ⅰ．(1)根據圖象可以看出轉化成甲醛時活化能最低，使用催化劑時主要產物為HCHO；

(2)①A．反應未達到平衡時，升高溫度，可促進反應的進行，加快反應速率，可以提高一段時間內NH3的生產效率，故A正確；

B．圖①→②為化學鍵的斷裂過程，為吸熱過程，圖②→③為化學鍵的形成過程，為放熱過程，后面是化學鍵形成過程為放熱過程，故B正確；

C．圖中分析可知包含反應物氮氣化學鍵斷裂，存在三鍵的斷裂，N-H鍵的形成，不包含H-H鍵的斷裂，故C錯誤；

故答案為C；

②生產中必須除去原料氣中CO的原因是：防止CO使催化劑中毒，Cu(NH3)2Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]AcCO△H＜0，反應為氣體體積減小的放熱反應，Cu(NH3)2Ac溶液吸收原料氣中的CO的生產適宜條件應是：高壓、低溫，平衡正向進行；

(3)NH4+硝化過程的方程式是2NH4++3O22HNO3+2H2O+2H+，恒溫時在亞硝酸菌的作用下發生該反應，能說明體系達到平衡狀態的條件是正逆反應速率相同，個組分含量保持不變；

A．溶液的pH不再改變，說明微粒難度保持不變，說明反應達到平衡狀態，故A正確；

B．速率之比等于化學方程式計量數之比，NH4+的消耗速率和H+的生成速率相等，只能說明平衡正向進行，不能說明反應達到平衡狀態，故B錯誤；

C．元素守恒，溶液中NH4+、NH3H2O、HNO3、NO2-的總物質的量始終保持不變，不能說明反應達到平衡狀態，故C錯誤；

故答案為：A；

實驗測得在其它條件一定時，NH4+硝化反應的速率隨溫度變化曲線如圖A所示，溫度高于35℃時反應速率迅速下降的原因可能是：溫度過高使亞硝酸菌失去活性；

(4)處理亞硝酸鹽的方法之一是用次氯酸鈉將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽，反應方程式是ClO-+NO2-═NO3-+Cl-．在25℃和35℃下，分別向NO2-初始濃度為5×10-3mol/L的溶液中按不同的投料比加入次氯酸鈉固體(忽略溶液體積的變化)，35°C平衡時NO2-的去除率80%，消耗NO2-的物質的量濃度=5×10-3mol/L×80%=0.004mol/L，投料比為2，則n(ClO-)=10-2mol/L，ab為相同溫度下，cd為相同溫度下，比值越大，ClO-的轉化率越小，則a、b、c、d四點ClO-的轉化率由小到大的順序是dcba；35℃時該反應：

此溫度下的平衡常數K==2.67。