Question

12．NH₃經(jīng)一系列反應(yīng)可以得到HNO₃，如圖甲所示．

（1）Ⅰ中，在一定條件下，將2.0mol NH₃、2.4mol O₂通入到固定容積為2L的容器中，反應(yīng)過(guò)程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖乙所示：
A物質(zhì)為NH₃，0～15min H₂O的平均速率v（H₂O）=0.040mol/（L•min）．（保留兩位有效數(shù)字）
（2）Ⅱ中，2NO（g）+O₂?2NO₂（g）．在其他條件相同時(shí)，分別測(cè)得NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)（p₁、p₂）下溫度變化的曲線（如圖丙）．
①比較p₁、p₂的大小關(guān)系：P₁＜P₂．
②隨溫度升高，該反應(yīng)平衡常數(shù)變化的趨勢(shì)是減�。�
（3）Ⅲ中，降低溫度，將NO₂（g）轉(zhuǎn)化為N₂O₄（l），再制備濃硝酸．
①已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H₁ 2NO₂（g）?N₂O₄（l）△H₂
圖丁能量變化示意圖中，正確的是（選填字母）A．
②N₂O₄與O₂、H₂O化合的化學(xué)方程式是：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃．
（4）IV中，電解NO制備 NH₄NO₃，其工作原理如圖戊所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH₄NO₃，需補(bǔ)充物質(zhì)A，A是氨氣，說(shuō)明理由：根據(jù)反應(yīng)8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，電解產(chǎn)生的HNO₃多．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)I為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，A與NO的物質(zhì)的量濃度變化量相等，故A為NH₃；
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（NO），再利用速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（H₂O）；
（2）①反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率增大；
②由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，隨溫度升高，NO的轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明升高溫度平衡逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
（3）①降低溫度，將NO₂（g）轉(zhuǎn)化為N₂O₄（l）說(shuō)明反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（l）為放熱反應(yīng)，同種物質(zhì)液態(tài)時(shí)能量比氣態(tài)時(shí)能量低；
②N₂O₄與O₂、H₂O化合生成硝酸，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒寫出反應(yīng)的方程式；
（4）電解NO制備NH₄NO₃，陽(yáng)極反應(yīng)為5NO-15e^-+10H₂O=5NO₃^-+20 H⁺，陰極反應(yīng)為：3NO+15e^-+18H⁺=3NH₄⁺+3H₂O，總反應(yīng)方程式為：8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，據(jù)此判斷．

解答 解：（1）反應(yīng)I為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，A與NO的物質(zhì)的量濃度變化量相等，故A為NH₃；
v（NO）=$\frac{0.4mol/L}{15min}$，速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（H₂O）=$\frac{6}{4}$v（NO）=$\frac{6}{4}$×$\frac{0.4mol/L}{15min}$=0.040mol/（L．min），
故答案為：NH₃；0.040；
（2）①反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率增大，由圖可知P₂時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率大，則P₂時(shí)壓強(qiáng)大，即P₁＜P₂；
故答案為：P₁＜P₂；
②由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，隨溫度升高，NO的轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明升高溫度平衡逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即升高溫度平衡常數(shù)K減小，
故答案為：減�。�
（3）①降低溫度將NO₂（g）轉(zhuǎn)化為N₂O₄（l），說(shuō)明反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（l）為放熱反應(yīng)，所以在圖象中該反應(yīng)的反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量高，同種物質(zhì)氣態(tài)變液態(tài)會(huì)放出熱量，則N₂O₄（l）具有的能量比N₂O₄（g）具有的能量低，圖象A符合，
故答案為：A；
②N₂O₄與O₂、H₂O化合生成硝酸，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃，
故答案為：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（4）電解NO制備NH₄NO₃，陽(yáng)極反應(yīng)為5NO-15e^-+10H₂O=5NO₃^-+20 H⁺，陰極反應(yīng)為：3NO+15e^-+18H⁺=3NH₄⁺+3H₂O，總反應(yīng)方程式為：8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，因此若要使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH₄NO₃，需補(bǔ)充NH₃，
故答案為：氨氣；根據(jù)反應(yīng)8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，電解產(chǎn)生的HNO₃多．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化曲線及反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡圖象及影響因素、平衡常數(shù)影響因素、能量變化圖象、電解原理等，側(cè)重于考查學(xué)生的綜合運(yùn)用能力，難度中等，注意基礎(chǔ)知識(shí)的積累掌握．