Question

13．NH₃經(jīng)一系列反應(yīng)可以得到HNO₃和NH₄NO₃，如圖1所示．
（1）I中，NH₃和O₂在催化劑作用下反應(yīng)，其化學(xué)方程式是4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O．
（2）II中，2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）．起始時(shí)容器充入1molNO、0.5molO₂，分別測(cè)得NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)（p₁、p₂）下隨溫度變化的曲線（如圖2）．
①比較p₁、p₂的大小關(guān)系p₂＞p₁．
②在溫度為500℃、壓強(qiáng)為p₂條件下，平衡混合氣中NO₂的體積分?jǐn)?shù)50%．

（3）III中，將NO₂（g）轉(zhuǎn)化成N₂O₄（l），再制備濃硝酸．
①已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H₁   2NO₂（g）?N₂O₄（l）△H₂
如圖3反應(yīng)過程中能量變化正確的是A（填序號(hào)）．
②N₂O₄與O₂、H₂O化合的化學(xué)方程式2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃．
（4）IV中，電解NO制備NH₄NO₃，其工作原理如圖4所示
①陽(yáng)極的電極反應(yīng)式NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺．陰極的電極反應(yīng)式NO+5e^-+5H₂O=NH₃•H₂O+5OH^-．
②電解一段時(shí)間后電解池中溶液呈酸性（酸性、堿性或中性），為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH₄NO₃，需補(bǔ)充物質(zhì)A，A是NH₃．

Answer 1

分析 （1）氨氣催化氧化生成一氧化氮和水；
（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依據(jù)500℃、壓強(qiáng)為p₂條件下，NO的轉(zhuǎn)化率為60%計(jì)算解答；
（3）①降低溫度，將NO₂（g）轉(zhuǎn)化為N₂O₄（l）說明反應(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）①工業(yè)上電解NO制備 NH₄NO₃，由裝置圖可知陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，NO被氧化生成NO₃^-，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，NO被還原生成NH₄⁺，陽(yáng)極反應(yīng)為NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，陰極反應(yīng)為：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O；
②依據(jù)電解方程式判斷解答．

解答 解：（1）氨氣催化氧化生成一氧化氮和水，化學(xué)方程式：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O；
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）①反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率增大，由圖可知P₂時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率大，則P₂時(shí)壓強(qiáng)大，即P₁＜P₂；
故答案為：P₁＜P₂；
 ②500℃、壓強(qiáng)為p₂條件下，NO的轉(zhuǎn)化率為60%則：
           2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）
起始量mol   1       0.5        0
轉(zhuǎn)化量mol 1×60%=0.6   0.3     0.6 
平衡量mol   0.4      0.2        0.6     
二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.6mol}{1.2mol}$×100%=50%；
故答案為：50%；
（3）①降低溫度將NO₂（g）轉(zhuǎn)化為N₂O₄（l），說明反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（l）為放熱反應(yīng)，所以在圖象中該反應(yīng)的反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量高，同種物質(zhì)氣態(tài)變液態(tài)會(huì)放出熱量，則N₂O₄（l）具有的能量比N₂O₄（g）具有的能量低，圖象A符合，
故答案為：A；
 ②N₂O₄與O₂、H₂O化合生成硝酸，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃，
故答案為：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（4）①電解NO制備NH₄NO₃，陽(yáng)極反應(yīng)為NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，陰極反應(yīng)為：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O；
故答案為：NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺；NO+5e^-+5H₂O=NH₃•H₂O+5OH^-；
②電解NO制備NH₄NO₃，陽(yáng)極反應(yīng)為5NO-15e^-+10H₂O=5NO₃^-+20 H⁺，陰極反應(yīng)為：3NO+15e^-+18H⁺=3NH₄⁺+3H₂O，總反應(yīng)方程式為：8NO+7H₂O$\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，反應(yīng)生成硝酸溶液顯酸性；
故答案為：酸性；NH₃．

點(diǎn)評(píng) 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，題目難度中等，熟悉相關(guān)知識(shí)是解題關(guān)鍵．