Question

工業(yè)生產(chǎn)硝酸的流程圖如下：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）寫出硝酸在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要作用

 

（任寫一條）．
（2）已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ?mol^-1．請(qǐng)回答：
①當(dāng)合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N₂、H₂和NH₃的量），反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如右圖所示．圖中t_l時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件可能是

 

．
其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時(shí)間是

 

．
②溫度為T℃時(shí)，將2a mol H₂和a mol N₂放入0.5L密閉容器中，充分反應(yīng)后測(cè)得N₂的轉(zhuǎn)化率為50%．則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的為

 

．
（3）氨催化氧化的化學(xué)方程式為

 

，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度升高時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K值

 

（增大、減小、無影響）．
（4）今年“兩會(huì)”后，黨和國家更加重視環(huán)保．工業(yè)上常用純堿溶液來吸收硝酸廠尾氣中的二氧化氮，吸收產(chǎn)物中有亞硝酸鈉、硝酸鈉和二氧化碳，該化學(xué)方程式為

 

；還可以利用氫氣在催化劑下把氮的氧化物還原為

 

和水．

Answer 1

分析：（1）硝酸是強(qiáng)酸，含有植物生長所需的氮元素，可作化肥，硝酸可制炸藥等，據(jù)此分析解答；
（2）①根據(jù)圖象可知正反應(yīng)和逆反應(yīng)同時(shí)增大，且正反應(yīng)比逆反應(yīng)增加得快，結(jié)合影響平衡移動(dòng)的因素解答；根據(jù)圖象中平衡段t₀-t₁、t₂-t₃、t₄-t₅、t₅-t₆分析解答，t₄-t₅指反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行后達(dá)到的平衡；
②平衡常數(shù)指各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，依據(jù)化學(xué)方程式和平衡常數(shù)的概念寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)；
（3）在一定條件下氨氣與氧氣反應(yīng)生成一氧化氮和水；平衡常數(shù)指各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值；根據(jù)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)判斷溫度升高K值變化；
（4）純堿溶液吸收NO₂，生成亞硝酸鹽、硝酸鹽，根據(jù)化合價(jià)升降法配平；利用氫氣在催化劑下把氮的氧化物還原發(fā)生4H₂+2NO₂

催化劑  .

=4H₂O+N₂，據(jù)此分析解答．

解答：解：（1）植物生長需氮元素，硝酸可以和氨氣反應(yīng)生成硝酸銨作肥料，有機(jī)合成中用硝酸制取硝基化合物，國防工業(yè)制炸藥，工業(yè)生產(chǎn)中溶解金屬，
故答案為：化肥、有機(jī)化工（染料、制藥、照相材料、顏料、塑料、合成纖維）或者國防工業(yè)（炸藥）；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）該反應(yīng)正反應(yīng)為體積縮小的反應(yīng)、放熱反應(yīng)，當(dāng)合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N₂、H₂和NH₃的量），根據(jù)圖象可知正反應(yīng)比逆反應(yīng)增加得快，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，能向正反應(yīng)方向移動(dòng)的有降溫、增大壓強(qiáng)，減小生成物濃度，但正反應(yīng)和逆反應(yīng)同時(shí)增大，不可能是降低溫度和減小生成物濃度，只能是增大壓強(qiáng)；圖中t₀-t₁、t₂-t₃、t₄-t₅、t₅-t₆均已達(dá)到平衡，但t₀-t₁、t₂-t₃，是正向進(jìn)行達(dá)到平衡，而t₄-t₅、t₅-t₆是逆向達(dá)到平衡，所以表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時(shí)間是t₂-t₃，
故答案為：增大壓強(qiáng)；t₂-t₃； 
②平衡常數(shù)指各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值；溫度為T℃時(shí)，將2a mol H₂和a mol N₂放入0.5L密閉容器中，充分反應(yīng)后測(cè)得N₂的轉(zhuǎn)化率為50%，物質(zhì)濃度發(fā)生的變化如下：
                 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始濃度（mol/L） 2a     4a         0
變化濃度（mol/L） a      3a         2a
平衡濃度（mol/L） a      a           2a        
該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：k=

C2(NH3)

C(N2)×C3(H2)

=

( 2a )2

a ×a3

=

4

a2

，
故答案為：

4

a2

；
（3）氨催化氧化的產(chǎn)物是一氧化氮和水，是工業(yè)生產(chǎn)硝酸獲得一氧化氮的一步反應(yīng)，化學(xué)方程式為4NH₃+5O₂

Pt-Rh  .

△

4NO+6H₂O；平衡常數(shù)指各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值；K=

C4(NO)×C6(H2O)

C4(NH3)×C5(O2)

，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向著逆向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)減小，
故答案為：4NH₃+5O₂

Pt-Rh  .

△

4NO+6H₂O；減�。�
（4）純堿和二氧化氮反應(yīng)，生成亞硝酸鹽、硝酸鹽，根據(jù)化合價(jià)升降相等，配平反應(yīng)的方程式，2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₃+NaNO₂+CO₂；氫氣和二氧化氮反應(yīng)4H₂+2NO₂

催化劑  .

=4H₂O+N₂，
故答案為：2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₃+NaNO₂+CO₂；氮?dú)猓?/div>

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查化學(xué)平衡的影響因素、化學(xué)平衡平衡常數(shù)的應(yīng)用等知識(shí)，掌握平衡移動(dòng)與圖象的關(guān)系是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．