Question

（14分）硝酸是一種重要的化工原料，工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的主要過程如下：

（1）以N2和H2為原料合成氨氣: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＜0，一定溫度下，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，容器內(nèi)的壓強是原來的，則N2的轉(zhuǎn)化率a1=_______；若容器壓強恒定，達(dá)到平衡狀態(tài)時，N2的轉(zhuǎn)化率為a2，則a2______a1（填“＞”、“＜”或“=”）。

（2）以氨氣、空氣為主要原料制硝酸：

①NH3被氧氣催化氧化生成NO的反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________________________；

②在容積恒定的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)2NO（g）+O2（g）2NO2（g）△H＞0 該反應(yīng)的反應(yīng)速率（v）隨時間（t）變化的關(guān)系如圖所示,若t2、t4時刻只改變一個條件，下列說法正確的是（填選項序號）_______________；

a．在t1～t2時，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的壓強保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)

b．在t2時，采取的措施一定是升高溫度

c．在t3～t4時，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的密度保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)

d．在t0～t5時，容器內(nèi)NO2的體積分?jǐn)?shù)在t3時值的最大

③向容積相同、溫度分別為T1和T2的兩個密閉容器中分別充入等量NO2發(fā)生反應(yīng)：

2NO2(g)N2O4(g) △H＜0，恒溫恒容下反應(yīng)相同時間后，分別測定體系中NO2的百分含量分別為a1、a2，已知T1＜T2，則a1_______a2

A．大于 B．小于 C．等于 D．以上都有可能

（3）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=﹣483.5kJ/mol 、N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+133kJ/mol

則H2還原NO2生成水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_________________________；

②堿液吸收法：用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2，若每9.2gNO2和Na2CO3溶液反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.1mol，則反應(yīng)的離子方程式是__________________________________。

Answer 1

（14分，每空2分）

（1）12.5%；＞； （2）①4NH3+5O24NO+6H2O；②ad；③D；

（3）①4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣1100kJ/mol；

②2NO2+CO32﹣=NO3﹣+NO2﹣+CO2

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)三段式 N2+3H2 2NH3

開始物質(zhì)的量（mol）1 3 0

變化物質(zhì)的量（mol）n 3n 2n

平衡物質(zhì)的量（mol）1-n 3-3n 2n

根據(jù)壓強和物質(zhì)的量成正比，（1+3）：（1-n+3-3n+2n）=16：15，解得n=0.125mol, 則N2的轉(zhuǎn)化率a1=(0.123×3)÷3×100%=12.5%,若容器壓強恒定，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體分子數(shù)不斷減少，達(dá)到平衡狀態(tài)時，氣體體積減小，相當(dāng)于在恒容條件下加壓，平衡正向移動，氮氣的轉(zhuǎn)化率增大，則轉(zhuǎn)化率a2大于a1。

（2）①NH3被氧氣催化氧化生成NO和水，在根據(jù)化合價升降相等配平，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是4NH3+5O24NO+6H2O

②a．該反應(yīng)是氣體體積減小的可逆反應(yīng)，壓強隨著減小，達(dá)到平衡時，壓強保持不變，則在t1～t2時，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的壓強保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；b．升高溫度，V (正)、V (逆)都增大，平衡逆向移動，V (逆)增幅達(dá)，在t2時，采取的措施不是升高溫度，錯誤；c．在恒容、密閉容器中，密度始終不變，在t3～t4時，不能依據(jù)容器內(nèi)氣體的密度保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，錯誤；d．該圖像改變的條件均能使平衡正向移動，所以在t0～t5時，容器內(nèi)NO2的體積分?jǐn)?shù)在t5時值的最大，正確；選ad。

③升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡時二氧化氮的含量增大，溫度越高反應(yīng)速度越快，到達(dá)平衡時時間越短，由pV=nRT可知，兩個容器中的壓強相等時，a1=a2，若P1＞P2，a1＞a2，若P1＜P2，a1＜a2，則以上都有可能，選D。

（3）①根據(jù)蓋斯定律，一式×2-二式，得-483.5×2-133=﹣1100kJ/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=﹣1100kJ/mol；

②9.2g NO2 的物質(zhì)的量為9.2/46=0.2mol，反應(yīng)中只有NO2 中氮元素化合價發(fā)生變化，有NO3-生成，0.2molNO2轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.1mol,生成的NO3-的物質(zhì)的量為0.1/(5-4)=0.1mol，解得x=+3，故還原產(chǎn)物為NO2-，且生成的NO3-和NO2-物質(zhì)的量之比為1:1，同時反應(yīng)生成CO2 ，二氧化氮和碳酸鈉溶液反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：2NO2+CO32﹣=NO3﹣+NO2﹣+CO2。

考點：考查化學(xué)平衡的計算，熱化學(xué)方程式的書寫以及離子方程式的書寫等知識。，