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)NO2→HNO3反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為________________。

(3)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1L的密閉容器中充入0.010molNO和0.005molO2，反應過程中NO的濃度隨時間變化如下圖所示。

①2min內，v(O2)=________mol/(L·min)

②800℃時，該反應的化學平衡常數為__________。

③判斷該反應達到平衡的依據是（寫出2條即可）____________。

④已知：ⅰ.

ⅱ.N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+68kJ·mol-1，寫出NO生成NO2熱化學方程式_____________，溫度對于NO生成NO2平衡轉化率的影響是：___________________。

(4)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）。請寫出電極過程中NO轉化為硝酸的電極反應式：______________。

Answer 1

【答案】 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 1:2 1.25×10-3 400 體系壓強不變、各物質濃度不變、各物質體積分數不變等等。 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一氧化氮和水，反應的化學方程式為4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O；（2）NO2溶于水生成硝酸和NO：3NO2+H2O=2HNO3+NO，其中NO是還原產物，硝酸是氧化產物，則反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為1：2；（3）①由圖象可知用NO濃度的變化計算反應速率 v（NO）=(0.010mol/L0.005mol/L)/2min=0.025mol/（Lmin），則v（O2）=1/2v（NO）=1.25×10-3mol/（Lmin）；②

2NO（g）+O2（g）2NO2（g）

起始濃度（mol/L） 0.01 0.005 0

平衡濃度（mol/L） 0.005 0.0025 0.005

則k=c2(NO2)/c2(NO)·c(O2)=0.0052/0.0052×0.0025=400；

③在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態。該反應是體積減小的可逆反應，所以判斷該反應達到平衡的依據有：體系壓強不變、各物質濃度不變、各物質體積分數不變等。④i．N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=（945kJ/mol+498kJ/mol）-2×630kJ/mol＝+183kJ/mol，ii．N2（g）+2O2（g）＝2NO2（g）△H=+68kJ/mol，則蓋斯定律ii-i得到2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H=-115 kJ/mol。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；（4）電解過程中NO在陽極失去電子轉化為硝酸的電極反應式為NO-3e- +2H2O＝NO3- + 4H+。