Question

【題目】催化劑是化工技術(shù)的核心，絕大多數(shù)的化工生產(chǎn)需采用催化工藝。

Ⅰ．（1）催化劑的選擇性指在能發(fā)生多種反應(yīng)的反應(yīng)系統(tǒng)中，同一催化劑促進不同反應(yīng)的程度的比較，實質(zhì)上是反應(yīng)系統(tǒng)中目的反應(yīng)與副反應(yīng)之間反應(yīng)速度競爭的表現(xiàn)。如圖所示為一定條件下與發(fā)生反應(yīng)時，生成、或的能量變化圖[反應(yīng)物和生成物略去]。在有催化劑作用下，與反應(yīng)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(yīng)，開創(chuàng)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(fā)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(nèi)的生產(chǎn)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(yè)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(yīng)是：，生產(chǎn)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(chǎn)適宜條件應(yīng)是____________。

Ⅱ．氮循環(huán)是指氮在自然界中的循環(huán)轉(zhuǎn)化過程，是生物圈內(nèi)基本的物質(zhì)循環(huán)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(huán)，請回答相關(guān)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(fā)生該反應(yīng)，能說明體系達到平衡狀態(tài)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(zhì)的量保持不變

實驗測得在其它條件一定時，硝化反應(yīng)的速率隨溫度變化曲線如下圖A所示，溫度高于35℃時反應(yīng)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(yīng)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(guān)系如上圖B所示，a、b、c、d四點的轉(zhuǎn)化率由小到大的順序是______，35℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)______（保留三位有效數(shù)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(jù)催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)判斷；根據(jù)化學反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)物化學鍵斷裂、生成物中化學鍵形成判斷；結(jié)合催化劑的催化效率與溫度有關(guān)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(fā)生該反應(yīng)，能說明體系達到平衡狀態(tài)的是正逆反應(yīng)速率相同，個組分含量和濃度保持不變，溫度高于35℃時反應(yīng)速率迅速下降，說明催化劑亞硝酸菌失去生理活性；結(jié)合平衡常數(shù)的公式計算。

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

(2)①A．反應(yīng)未達到平衡時，升高溫度，可促進反應(yīng)的進行，加快反應(yīng)速率，可以提高一段時間內(nèi)NH3的生產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)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(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，Cu(NH3)2Ac溶液吸收原料氣中的CO的生產(chǎn)適宜條件應(yīng)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(fā)生該反應(yīng)，能說明體系達到平衡狀態(tài)的條件是正逆反應(yīng)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(yīng)達到平衡狀態(tài)，故A正確；

B．速率之比等于化學方程式計量數(shù)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(yīng)達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；

C．元素守恒，溶液中NH4+、NH3H2O、HNO3、NO2-的總物質(zhì)的量始終保持不變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，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(yīng)的速率隨溫度變化曲線如圖A所示，溫度高于35℃時反應(yīng)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(yīng)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(zhì)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(zhuǎn)化率越小，則a、b、c、d四點ClO-的轉(zhuǎn)化率由小到大的順序是dcba；35℃時該反應(yīng)：

此溫度下的平衡常數(shù)K==2.67。