Question

（Ⅰ）如圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨的流程．

（1）吸收塔C中通入空氣的目的是

 

．A、B、C、D四個容器中的反應，屬于氧化還原反應的是

 

（填字母）．
（2）已知：
4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266.8kJ/mol
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
寫出氨高溫催化氧化的熱化學方程式：

 

．
（Ⅱ）某合作小組同學將銅片加入稀硝酸，發(fā)現(xiàn)開始時反應非常慢，一段時間后反應速率明顯加快．該小組通過實驗探究其原因．
（3）該反應的離子方程式為

 

．
（4）提出合理假設．該實驗中反應速率明顯加快的原因可能是

 

．
A．反應放熱導致溫度升高           B．壓強增大
C．生成物有催化作用               D．反應物接觸面積增大
（5）初步探究．測定反應過程中溶液不同時間的溫度，結果如下表：

時間/min	0	5	10	15	20	25	35	50	60	70	80
溫度/℃	25	26	26	26	26	26	26.5	27	27	27	27

結合實驗目的和表中數(shù)據(jù)，你得出的結論是

 

．
（6）進一步探究．查閱文獻了解到化學反應的產(chǎn)物（含中間產(chǎn)物）可能對反應有催化作用，請完成以下實驗設計表并將實驗目的補充完整：

實驗 編號	銅片 質(zhì)量/g	0.1mol?L-1的 硝酸體積/mL	硝酸銅 晶體/g	亞硝酸鈉 晶體/g	實驗目的
①	5	20			實驗①和②探究   的影響；實驗①和③探究亞硝酸根的影響．
②	5	20	0.5	0
③	5	20	0	0.5

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學平衡建立的過程,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（Ⅰ）本題涉及的化學反應有：N₂+3H₂?2NH₃ 、4NH₃+5O₂

催化劑  .

△

4NO+6H₂O、2NO+O₂═2NO₂ 、3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO、4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃ 、NH₃+HNO₃═NH₄NO₃，（1）吸收塔中涉及的反應有：2NO+O₂═2NO₂；3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃；為使NO充分氧化而生成硝酸，應通入過量空氣；根據(jù)反應中各物質(zhì)的組成元素的化合價發(fā)生變化為氧化還原反應；
（2）利用蓋斯定律可求知反應熱；
（Ⅱ）（3）金屬銅可以和硝酸反應生成硝酸銅和一氧化氮、水，
（4）本題提供的實驗情景是具體的，除了將銅片放入稀硝酸不再有其他操作，故接觸面積是不需要列入合理假設的，由于反應物是固液體系，故壓強也是不需要列入合理假設的．剩下的因素中，溫度要成為影響因素的前提是反應過程中體系溫度升高，當然還有催化劑的影響；
（5）驗證溫度對速率的影響，獲得實驗數(shù)據(jù)后可以獲得一系列結論，如果把它放在整個實驗探究中去理解可知最重要的結論是反應液溫度上升不是反應速率明顯加快的主要原因．
（6）當探究進入到產(chǎn)物催化作用的研究，還是要從合理假設開始，從離子方程式看，新增的物質(zhì)只有銅離子，故銅離子的影響應列入合理假設（體系中一直存在NO₃^-，故NO₃^-不應列入合理假設；NO不溶于水立即逸出也不應列入合理假設），另一種中間產(chǎn)物亞硝酸根的影響是試題提示的，然后才是針對每一個具體的探究目的設計對比實驗．由于探究是不是這種新增物質(zhì)導致反應速率加快，因此對比的重點是有和無，而不是含量的多少，故作為對照的實驗①除了銅片和稀硝酸不應該再引入其他物質(zhì)．

解答： 解：（I）（1）吸收塔C中通入空氣的目的是使提供O₂氧化NO；A、B、C、D四個容器中的反應：
A：N₂+3H₂?2NH₃；
B：4NH₃+5O₂

催化劑  .

△

4NO+6H₂O；
C：2NO+O₂═2NO₂；3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO
D：NH₃+HNO₃═NH₄NO₃；
其中ABC屬于氧化還原反應；
故答案為：提供O₂氧化NO；ABC；
（2）已知：①4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266.8kJ/mol，
②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol，
利用蓋斯定律①-2×②可得：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.8KJ/mol；
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.8KJ/mol；
（II）（3）金屬銅可以和硝酸反應生成硝酸銅和一氧化氮、水，離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（4）除了將銅片放入稀硝酸不再有其他操作，故接觸面積是不需要列入合理假設的，由于反應物是固液體系，故壓強也是不需要列入合理假設的．剩下的因素中，溫度要成為影響因素的前提是反應過程中體系溫度升高，當然還有催化劑的影響，故選AC；
（5）由表中數(shù)據(jù)可知，隨著反應的進行，反應速率明顯加快，但溫度變化不大，所以溫度不是反應速率明顯加快的主要原因；
故答案為：溫度不是反應速率明顯加快的主要原因；
（6）探究進入到產(chǎn)物催化作用的研究，還是要從合理假設開始，從離子方程式看，新增的物質(zhì)只有銅離子，故銅離子的影響應列入合理假設（體系中一直存在NO₃^-，故NO₃^-不應列入合理假設；NO不溶于水立即逸出也不應列入合理假設），另一種中間產(chǎn)物亞硝酸根的影響是試題提示的，然后才是針對每一個具體的探究目的設計對比實驗．由于探究是不是這種新增物質(zhì)導致反應速率加快，因此對比的重點是有和無，而不是含量的多少，故作為對照的實驗①除了銅片和稀硝酸不應該再引入其他物質(zhì)，如答案為：

實驗編號	銅片 質(zhì)量/g	0.1mol?L-1的 硝酸體積/mL	硝酸銅 晶體/g	亞硝酸鈉 晶體/g	實驗目的
①	5	20	0	0	實驗①和②探究    Cu2+的影響；實驗①和③探究亞硝酸根的影響．
②	5	20	0.5	0
③	5	20	0	0.5

點評：本題主要考查了工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨、硝酸與銅反應的探究，解答實驗探究時要注意盡可能的把題中的能夠影響化學反應的因素找出，然后再利用控制變量法來進行判斷，最后得出答案，難度較大．