Question

【題目】Ⅰ．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。

（1）新的研究表明，可以將CO2轉化為炭黑進行回收利用，反應原理如圖所示。

整個過程中Fe3O4的作用是________________________________。

（2）已知反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0。按n(N2)∶n(H2) = 1∶3向反應容器中投料，在不同溫度下分別達平衡時，混合氣中NH3的質量分數隨壓強變化的曲線如圖所示：

①下列說法正確的是__________。（填字母）

a．曲線a、b、c對應的溫度是由低到高

b．加入催化劑能加快化學反應速率和提高H2的轉化率

c．圖中Q、M、N點的平衡常數：K(N)＞K(Q)=K(M)

②M點對應H2的轉化率是__________。

③2007年化學家格哈德·埃特爾在哈伯研究所證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應過程，示意圖如下：

、和分別表示N2、H2和NH3。e表示生成的NH3離開催化劑表面，b和c的含義分別是____________和______________。

（3）有機反應中也常用到催化劑。某反應原理可以用下圖表示，寫出此反應的化學方程式_____________________________。

Ⅱ．過二硫酸鉀(K2S2O8)在科研與工業(yè)上有重要用途。

(4)某廠采用濕法K2S2O8氧化脫硝和氨法脫硫工藝綜合處理燃煤鍋爐煙氣，提高了煙氣處理效率，處理液還可以用作城市植被綠化的肥料。一定條件下，NO去除率隨溫度變化的關系如圖所示。80℃時，若NO初始濃度為450 mg·m-3，t min達到最大去除率，NO去除的平均反應速率：v(NO)=__________mol·L-1·Min-1（列代數式，不必計算結果）

(5)過二硫酸鉀可通過“電解→轉化→提純”方法制得，電解裝置示意圖如圖所示。

常溫下，電解液中含硫微粒的主要存在形式與pH的關系如下圖所示。

在陽極放電的離子主要是HSO4，陽極區(qū)電解質溶液的pH范圍為___________，陽極的電極反應式為_____________。

Answer 1

【答案】 中間產物 a 60% N2、H2被吸附在催化劑表面 在催化劑表面，N2、H2分子中化學鍵斷裂 + H2O2+ H2O (或或) 0~2 2HSO4--2e-=S2O42-+2H+

【解析】Ⅰ．（1）將CO2轉化為炭黑進行回收利用，根據反應過程I、II，整個過程中Fe3O4的是一個中間產物，故其作用是中間產物；

（2）①該反應為放熱反應，壓強相同時，升高溫度，平衡逆向移動，氨氣質量分數減小，故曲線a、b、c對應的溫度是由低到高，故a正確；b．加入催化劑能加快化學反應速率但不能影響平衡移動不會提高H2的轉化率，故b錯誤；c．圖中Q、M溫度相同，K(Q)=K(M)，N點比M點溫度高，平衡逆向移動，平衡常數減小，故K(N)<K(Q)=K(M)，故c錯誤；故選a；

②M點時，氨氣的轉化率是60%， n(N2)∶n(H2) = 1∶3，設n(N2)=1mol，n(H2)=3mol 氣體總質量為34g

故平衡時n（NH3）=1.2mol

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始（mol） 1 3 0

轉化（mol） 0.6 1.8 1.2

平衡（mol） 0.4 1.2 1.2

H2的轉化率：×100%=60%；

③根據圖示、和分別表示N2、H2和NH3。e表示生成的NH3離開催化劑表面，b和c的含義分別是

N2、H2被吸附在催化劑表面 、在催化劑表面，N2、H2分子中化學鍵斷裂；

（3）由圖示可知：反應物為和H2O2，生成物是和H2O ，故方程式為：+ H2O2+ H2O ；

(4) NO初始濃度為450 mg·m-3，物質的量濃度是1.5×10-5mol/L，80℃時，t min達到最大去除率為91.6%，NO去除的平均反應速率：v(NO)== mol·L-1·min-1；

(5) 在陽極放電的離子主要是HSO4-，根據陽極區(qū)含硫微粒的主要存在形式與pH的關系，電解質溶液的pH范圍為0~2，陽極失電子，故HSO4-失電子生成S2O42-，故其電極反應為：2HSO4--2e-=S2O42-+2H+。