Question

【題目】游離態的氮經一系列轉化可以得到硝酸，如下圖所示。

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

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

① 2 min內，v(O2) =______mol/(L·min)

② 800℃時，該反應的化學平衡常數數值為_______。

③ 已知：ⅰ．

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

結合熱化學方程式，說明溫度對于NO生成NO2平衡轉化率的影響：________________。

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

（均為石墨電極）。請寫出電解過程中NO轉化為硝酸的電極反應式：_____。

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，平衡向逆反應方向移動，NO轉化為NO2的平衡轉化率降低 NO — 3e－ + 2H2O === NO3－ + 4H+

【解析】（1）NH3和O2在催化劑作用下反應生成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)，根據物質的速率比等于掐化學計量數之比可得到v(O2) =1.25×10-3 mol/(L·min)；

② 該反應2min時已達平衡，平衡時NO的濃度為0.0050.005 mol/L，其濃度減小0.005 mol/L，根據化學計量數之比可知平衡時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平衡常數K= c2(NO2)/c2(NO)*c(O2)=0.0052/0.0052 *0.0025=400。 ③根據ⅰ可寫出N2與O2生成NO的熱化學方程式：N2(g)+O2（g）=2NO（g）ΔH=+945+(+498)-2×630=+183(kJ·mol－1)，又根據ⅱ N2(g) + 2O2(g) === 2NO2(g) ΔH = + 68 kJ·mol－1，后一個方程式減去前一個方程式得：2NO(g) ＋ O2(g) 2NO2(g) ΔH=－115 kJ·mol－1，正反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，NO生成NO2平衡轉化率降低。

（3）電解池左側生成H2，可知左側發生H+得到電子的還原反應，左側為陰極。則右側為陽極發生NO失去電子的氧化反應，電解質為酸性溶液，根據電極方程式的書寫可寫出：NO — 3e－+ 2H2O === NO3－ + 4H+