Question

【化學與技術】
工業上以氨氣為原料制備硝酸的過程如圖1所示：

某課外小組模擬上述部分過程設計了如圖2所示實驗裝置制備硝酸（所有橡膠制品均已被保護）
（1）工業上用氨氣制取NO的化學方程式是                  ；
（2）連接好裝置后，首先進行的操作是            ；
（3）通入a氣體的目的是            ；
（4）盛有Na₂CO₃溶液的燒杯為尾氣處理裝置，該裝置中發生反應的化學方程式是            。
（5）已知：溫度低于21.15℃時，NO₂幾乎全部轉變為N₂O₄，工業上可用N₂O₄與水反應來提高硝酸產率，N₂O₄與a氣體在冷水中生成硝酸的化學方程式是       ；
（6）一定條件下，某密閉容器中N₂O₄和NO₂的混合氣體達到平衡時，c（NO₂）=0.500mol/L，c（N₂O₄）=0.125mol/L．則2NO₂（g）N₂O₄（g）的平衡常數K=   ，若NO₂起始濃度為2mol/L，相同條件下，NO₂的最大轉化率為    。

Answer 1

（1）4NH₃+5O₂4NO+6H₂O
（2）檢驗裝置的氣密性
（3）提高NO₂的轉化率
（4）2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂
（4）2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃
（6）1/2    50%

（1）氨氣的催化氧化反應方程式為：4NH₃+5O₂4NO+6H₂O
（2）連接好裝置后先要檢驗裝置的氣密性，當裝置氣密性良好才能進一步進行實驗。
（3）二氧化氮通入水中會生成硝酸和一氧化氮，再通氧氣可以使一氧化氮轉化為二氧化氮從而提高了NO₂的轉化率。
（4）根據元素守恒和得失電子守恒分析，2NO₂和水反應生成硝酸，硝酸與碳酸鈉反應生成硝酸鈉和二氧化碳，其反應方程為2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂
（5）根據元素守恒和得失電子守恒分析，N₂O₄與水和氧氣反應生成硝酸，反應方程式為：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃
（6）根據平衡常數表達式計算，K= c(N₂O₄)/ c²(NO₂)=1/2，設反應的NO₂為xmol/L
2NO₂（g）N₂O₄（g）
起始濃度：      2mol/L           0
反應濃度：    x        1/2 x
平衡濃度：   2-x       1/2 x
  X=1    NO₂的最大轉化率=1/2×100%=50%