Question

13．硝酸是一種重要的化工原料，工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的主要過程中：
（1）反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0；恒溫時，將N₂和H₂的混合氣體充入2L密閉容器中，10分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡，圖1圖象能正確表示該過程中相關(guān)量的變化的是ab．（選填字母）．

（2）一定溫度下，在密閉容器中充入1molN₂和3molH₂發(fā)生反應(yīng)．若容器容積恒定，達(dá)到平衡狀態(tài)時，氣體的總物質(zhì)的量是原來的$\frac{7}{10}$，則N₂的轉(zhuǎn)化率a₁=60%；若向該容器中再加入1molN₂和3molH₂，達(dá)到平衡狀態(tài)時，N₂的轉(zhuǎn)化率為a₂，則a₂＞a₁（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）．在其他條件相同時，分別測得NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)（P₁、P₂）下溫度變化的曲線（如圖2）．
①比較P₁、P₂的大小關(guān)系：P₁＜P₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
②隨溫度升高，該反應(yīng)平衡常數(shù)變化的趨勢是減小．
（4）硝酸廠常用如下2種方法處理尾氣．
①催化還原法：催化劑存在時用H₂將NO₂還原為N₂．
已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
則H₂還原NO₂生成水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ/mol．
②堿液吸收法：用Na₂CO₃溶液吸收NO₂生成CO₂．若每4.6gNO₂和Na₂CO₃溶液反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.05mol，則反應(yīng)的離子方程式是2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂．

Answer 1

分析 （1）恒溫時，將N₂和H₂的混合氣體充入2L密閉容器中，10分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡時，反應(yīng)放熱，隨反應(yīng)減小速率減慢，放熱減少，容器體積不變，混合氣體密度不變，反應(yīng)正向進(jìn)行，混合氣體質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量減少，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大，但開始不為0；
（2）N₂+3H₂=2NH₃
起始量（mol）  1   3   0
變化量（mol）  x   3x  2x
平衡量（mol）1-x   3-3x 2x
（1-x）+（3-3x）+2x=（1+3）×$\frac{7}{10}$
解得x=0.6mol，
若向該容器中再加入1mol N₂和3mol H₂，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動；
（3）①2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）是正方向體積減小的反應(yīng)，根據(jù)壓強(qiáng)對平衡的影響分析；
②根據(jù)圖象2判斷該反應(yīng)正方向是放熱還是吸熱，再判斷K隨溫度的變化；
（4）①a.2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
b．N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
由蓋斯定律可知，a×2-b得到4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）；
②用Na₂CO₃溶液吸收NO₂生成CO₂，C元素的化合價不變，每4.6gNO₂和Na₂CO₃溶液反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.05mol，n（NO₂）=$\frac{4.6g}{46g/mol}$=0.1mol，可知N元素的化合價由+4價降低為+3價，由+4價升高為+5價，以此來解答．

解答 解：（1）恒溫時，將N₂和H₂的混合氣體充入2L密閉容器中，10分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡時，反應(yīng)放熱，隨反應(yīng)減小速率減慢，放熱減少，容器體積不變，混合氣體密度不變，反應(yīng)正向進(jìn)行，混合氣體質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量減少，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大，但開始不為0，
故答案為：ab；
（2）N₂+3H₂=2NH₃
起始量（mol）  1   3   0
變化量（mol）  x   3x  2x
平衡量（mol）1-x   3-3x 2x
（1-x）+（3-3x）+2x=（1+3）×$\frac{7}{10}$
解得x=0.6mol，則N₂的轉(zhuǎn)化率a₁=$\frac{0.6mol}{1mol}$×100=60%，
若向該容器中再加入1molN₂和3molH₂，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動，轉(zhuǎn)化率增大，則a₂＞a₁，
故答案為：60%；＞；
（3）①已知2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）是正方向體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正移，則NO的轉(zhuǎn)化率會增大，由圖可知p₂時NO的轉(zhuǎn)化率大，則p₂時壓強(qiáng)大，即p₁＜p₂，故答案為：＜；
②由圖象2可知，隨著溫度的升高，NO的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡逆移，則該反應(yīng)正方向是放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡常數(shù)K減��；故答案為：減�。�
（4）①a.2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
b．N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
由蓋斯定律可知，a×2-b得到4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g），則H₂還原NO₂生成水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ/mol，
故答案為：4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ/mol；
②用Na₂CO₃溶液吸收NO₂生成CO₂，C元素的化合價不變，每4.6gNO₂和Na₂CO₃溶液反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.05mol，n（NO₂）=$\frac{4.6g}{46g/mol}$=0.1mol，可知N元素的化合價由+4價降低為+3價，由+4價升高為+5價，離子反應(yīng)為2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂，故答案為：2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡的計算，為高頻考點(diǎn)，把握化學(xué)平衡三段法、平衡移動與圖象、反應(yīng)熱的計算、氧化還原反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度不大．