Question

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

（1）已知反應一經發生，鉑銠合金網就會處于紅熱狀態。寫出氨催化氧化的化學方程式                   。當溫度升高時，化學平衡常數K值         （填“增大”、“減小”、“無影響”）。

（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轉化成N₂和H₂O（1）時△H=         。

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

①下列各項標志著該反應達到化學平衡狀態的是     （填字母）。

A．容器內N₂、H₂、NH₃的濃度之比為l：3：2 

B．

C．容器內壓強保持不變  

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容積為2 L固定容積的密閉容器中，5 min后反應達平衡時，n（N₂）=1．2 mol，n（H₂）=1．2 mol，  n（NH₃）=0．8mol，則反應速率v（N₂）=           ，平衡常數=       （保留兩位小數）。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）移動。

 

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:本題考查化學反應中的能量變化和化學反應速率和化學平衡的有關計算。

（1）已知反應一經發生，鉑銠合金網就會處于紅熱狀態。寫出氨催化氧化的化學方程式4NH₃+5O₂4NO+6H₂O，由于事成氨反應是放熱反應，溫度升高平衡向逆反應方向進行，平衡常數值減小。

（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轉化成N₂和H₂O（1）時△H=－1210.9kJ/mol。

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

② 先計算V(NH₃)=(0．8 mol/2L)/5min=0.08mol·L^-1·min^-1,由速率之比等于計量數之比可知，V(N₂)= V(NH₃)/2=0.04mol·L^-1·min^-1。平衡時各物質的濃度分別為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·錯誤！鏈接無效。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。