Question

5．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業生產、生活中有著重要作用．請回答下列問題：

（1）如圖1是1mol NO₂和1mol CO反應生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖（圖中涉及物質均為氣態），請寫出NO₂和CO反應的熱化學方程式NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1．
（2）在0.5L的密閉容器中，充入一定量的氮氣和氫氣進行反應，三種氣體的物質的量隨時間的變化曲線如圖2所示．則Y是H₂，2min內N₂的反應速率υ（N₂）=0.1mol•L^-1•min^-1．
（3）硝酸工業在國民經濟、國防工業和航天事業中占有重要地位．隨著化學纖維、近代有機合成、火箭、導彈等工業的迅速發展，需要使用大量的硝酸．
①工業生產中用鉑系金屬作為催化劑，用氨氧化法制取硝酸．第一步反應為氨在催化劑作用下與氧氣發生反應生成NO，寫出反應化學方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
②銅既能與稀硝酸反應，也能與濃硝酸反應，當銅與一定濃度硝酸反應時，可將方程式表示為：Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O（方程式未配平）．反應中還原產物是NO和NO₂，0，.6mol Cu被硝酸完全溶解后，如果得到的NO和NO₂物質的量相同，則得到標準狀況下氣體體積為13.44L．

Answer 1

分析 （1）先求出此反應的焓變，根據熱化學方程式的書寫規則再寫出熱化學方程式；
（2）根據氮氣和氫氣的反應之比，可知Y為氫氣；根據化學反應速率計算公式分析；
（3）制備硝酸的第一步反應是氨的催化氧化生成一氧化氮和水；根據化合價分析還原產物；根據電子守恒求出氣體的體積．

解答 解：（1）該反應的焓變△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，故答案為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；
（2）根據氮氣和氫氣的反應之比，可知Y為氫氣；2min內N₂的反應速率υ（N₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.1mol}{0.5L×2min}$=0.1mol•L^-1•min^-1；故答案為：H₂、0.1mol•L^-1•min^-1；
（3）制備硝酸的第一步反應是氨的催化氧化生成一氧化氮和水，即4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；硝酸中的氮元素化合價降低，故NO、NO₂為還原產物；如果得到的NO和NO₂物質的量相同，假設均為1mol，則氮元素的電子數為4．所以一參加反應的銅的物質的量為2mol，0.6mol Cu被硝酸完全溶解后，會生成0.3mol的一氧化氮和0.3mol二氧化氮，則得到標準狀況下氣體體積為22.4L/mol×0.6mol=13.44L；故答案為：①4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，②NO和NO₂、13.44．

點評 本題考查熱化學方程式的書寫，根據反應物和生成物總能量的大小求出反應熱，難度中等．