Question

（14分）工業(yè)上以氨氣為原料（鉑銠合金網(wǎng)為催化劑）催化氧化法制硝酸的過(guò)程如下：

（1）已知反應(yīng)一經(jīng)發(fā)生，鉑銠合金網(wǎng)就會(huì)處于紅熱狀態(tài)。寫出氨催化氧化的化學(xué)方程式                   。當(dāng)溫度升高時(shí)，化學(xué)平衡常數(shù)K值         （填“增大”、“減小”、“無(wú)影響”）。

（2）硝酸廠尾氣常用的處理方法是：催化還原法：催化劑存在時(shí)用H₂將NO₂還原為N₂。

已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483．6 kJ／mol

N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）  △H=+67．7 kJ／mol

H₂O（1）=H₂O（g）  △H=+44．0 kJ／mol

則8g H₂恰好將NO₂轉(zhuǎn)化成N₂和H₂O（1）時(shí)△H=         。

（3）氨氣是制取硝酸的重要原料，合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：N₂+3H₂2NH₃，該反應(yīng)在固定容積的密閉容器中進(jìn)行。

①下列各項(xiàng)標(biāo)志著該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是     （填字母）。

A．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為l：3：2 

B．

C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變  

D．混合氣體的密度保持不變

②若在恒溫條件下，將N₂與H₂按一定比例混合通入一個(gè)容積為2 L固定容積的密閉容器中，5 min后反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，n（N₂）=1．2 mol，n（H₂）=1．2 mol，  n（NH₃）=0．8mol，則反應(yīng)速率v（N₂）=           ，平衡常數(shù)=       （保留兩位小數(shù)）。若保持容器的溫度和容積不變，將上述平衡體系中的混合氣體的濃度增大1倍，則平衡     （填向左、向右或不移動(dòng)）移動(dòng)。

 

Answer 1

（1）4NH₃+5O₂4NO+6H₂O （2分）減小（2分）（2）－1210.9 kJ/mol（2分）

（3）①BC（2分）②0.04mol·L^-1·min^-1（2分）  1.23（2分）向右（2分）

解析:本題考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化和化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算。

（1）已知反應(yīng)一經(jīng)發(fā)生，鉑銠合金網(wǎng)就會(huì)處于紅熱狀態(tài)。寫出氨催化氧化的化學(xué)方程式4NH₃+5O₂4NO+6H₂O，由于事成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡常數(shù)值減小。

（2）用H₂將NO₂還原為N₂的方程式為2NO₂（g）+4H₂（g）= N₂（g）+4H₂O（l），由已知反應(yīng)2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483．6 kJ／mol①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67．7 kJ／mol②H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44．0 kJ／mol③，根據(jù)蓋斯定律，2×①-②-4×③可得2NO₂（g）+4H₂（g）= N₂（g）+4H₂O；△H=－1210.9kJ/mol，即8g H₂恰好將NO₂轉(zhuǎn)化成N₂和H₂O（1）時(shí)△H=－1210.9kJ/mol。

（3）①判斷達(dá)到平衡的標(biāo)志是“會(huì)改變的量不變了，就達(dá)到了平衡狀態(tài)”。故A、D不合題意，由于反應(yīng)容器的體積不變，故反應(yīng)前后混合氣體的密度保持不變，即不會(huì)改變的量。

② 先計(jì)算V(NH₃)=(0．8 mol/2L)/5min=0.08mol·L^-1·min^-1,由速率之比等于計(jì)量數(shù)之比可知，V(N₂)= V(NH₃)/2=0.04mol·L^-1·min^-1。平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為c(N₂)= 1．2 mol/2L=0.6 mol/L、c(H₂)= 1．2 mol/2L=0.6 mol/L、c(NH₃)= 0．8 mol/2L=0.4mol/L，則K= c²(NH₃)/[ c(N₂) ·c³(H₂)]= 0.4²/(0.6·錯(cuò)誤！鏈接無(wú)效。³)= 1.23。若保持容器的溫度和容積不變，將上述平衡體系中的混合氣體的濃度增大1倍，則Q== c²(NH₃)/[ c(N₂) ·c³(H₂)]= 0.8²/(1.2·1.2³)= 0.38<K，則平衡向右移動(dòng)。