Question

【題目】游離態(tài)的氮經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化可以得到硝酸，如下圖所示。

（1）NH3和O2在催化劑作用下反應(yīng)，其化學(xué)方程式是_______________________。

（2）2NO(g) ＋ O2(g) 2NO2(g) 是制造硝酸的重要反應(yīng)之一。在800℃時(shí)，向容積為1 L的密閉容器中充入0.010 mol NO和0.005 mol O2，反應(yīng)過(guò)程中NO的濃度隨時(shí)間變化如下圖所示。

① 2 min內(nèi)，v(O2) =______mol/(L·min)

② 800℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值為_______。

③ 已知：ⅰ．

ⅱ．N2(g) + 2O2(g) === 2NO2(g) ΔH = + 68 kJ·mol－1

結(jié)合熱化學(xué)方程式，說(shuō)明溫度對(duì)于NO生成NO2平衡轉(zhuǎn)化率的影響：________________。

（3）電解法處理含氮氧化物廢氣，可以回收硝酸。實(shí)驗(yàn)室模擬電解法吸收NO，裝置如圖所示：

（均為石墨電極）。請(qǐng)寫(xiě)出電解過(guò)程中NO轉(zhuǎn)化為硝酸的電極反應(yīng)式：_____。

Answer 1

【答案】 4NH3 + 5O24NO + 6H2O 1.25×10-3 400 2NO(g) ＋ O2(g) 2NO2(g) ΔH = －115 kJ·mol－1，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化為NO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低 NO — 3e－ + 2H2O === NO3－ + 4H+

【解析】（1）NH3和O2在催化劑作用下反應(yīng)生成NO和H2O ,方程式為：4NH3 + 5O24NO + 6H2O

（2）①v(NO)= （0.010 mol/L - 0.005 mol/L） /2min=2.5×10-3 mol/(L·min)，根據(jù)物質(zhì)的速率比等于掐化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可得到v(O2) =1.25×10-3 mol/(L·min)；

② 該反應(yīng)2min時(shí)已達(dá)平衡，平衡時(shí)NO的濃度為0.0050.005 mol/L，其濃度減小0.005 mol/L，根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可知平衡時(shí)NO2的濃度為 0.005 mol/L ，O2的平衡濃度為0.005-0.005/2=0.0025（mol/L ），所以該溫度下該反應(yīng)平衡常數(shù)K= c2(NO2)/c2(NO)*c(O2)=0.0052/0.0052 *0.0025=400。 ③根據(jù)ⅰ可寫(xiě)出N2與O2生成NO的熱化學(xué)方程式：N2(g)+O2（g）=2NO（g）ΔH=+945+(+498)-2×630=+183(kJ·mol－1)，又根據(jù)ⅱ N2(g) + 2O2(g) === 2NO2(g) ΔH = + 68 kJ·mol－1，后一個(gè)方程式減去前一個(gè)方程式得：2NO(g) ＋ O2(g) 2NO2(g) ΔH=－115 kJ·mol－1，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，NO生成NO2平衡轉(zhuǎn)化率降低。

（3）電解池左側(cè)生成H2，可知左側(cè)發(fā)生H+得到電子的還原反應(yīng)，左側(cè)為陰極。則右側(cè)為陽(yáng)極發(fā)生NO失去電子的氧化反應(yīng)，電解質(zhì)為酸性溶液，根據(jù)電極方程式的書(shū)寫(xiě)可寫(xiě)出：NO — 3e－+ 2H2O === NO3－ + 4H+