Question

12．NH₃經一系列反應可以得到HNO₃，如圖甲所示．

（1）Ⅰ中，在一定條件下，將2.0mol NH₃、2.4mol O₂通入到固定容積為2L的容器中，反應過程中部分物質的濃度變化如圖乙所示：
A物質為NH₃，0～15min H₂O的平均速率v（H₂O）=0.040mol/（L•min）．（保留兩位有效數字）
（2）Ⅱ中，2NO（g）+O₂?2NO₂（g）．在其他條件相同時，分別測得NO的平衡轉化率在不同壓強（p₁、p₂）下溫度變化的曲線（如圖丙）．
①比較p₁、p₂的大小關系：P₁＜P₂．
②隨溫度升高，該反應平衡常數變化的趨勢是減小．
（3）Ⅲ中，降低溫度，將NO₂（g）轉化為N₂O₄（l），再制備濃硝酸．
①已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H₁ 2NO₂（g）?N₂O₄（l）△H₂
圖丁能量變化示意圖中，正確的是（選填字母）A．
②N₂O₄與O₂、H₂O化合的化學方程式是：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃．
（4）IV中，電解NO制備 NH₄NO₃，其工作原理如圖戊所示，為使電解產物全部轉化為NH₄NO₃，需補充物質A，A是氨氣，說明理由：根據反應8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，電解產生的HNO₃多．

Answer 1

分析 （1）反應I為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，A與NO的物質的量濃度變化量相等，故A為NH₃；
根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NO），再利用速率之比等于其化學計量數之比計算v（H₂O）；
（2）①反應2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）的正反應是氣體體積減小的反應，增大壓強平衡向正反應方向移動，平衡時NO的轉化率增大；
②由圖可知，壓強一定時，隨溫度升高，NO的轉化率減小，說明升高溫度平衡逆反應方向移動；
（3）①降低溫度，將NO₂（g）轉化為N₂O₄（l）說明反應2NO₂（g）?N₂O₄（l）為放熱反應，同種物質液態時能量比氣態時能量低；
②N₂O₄與O₂、H₂O化合生成硝酸，根據得失電子守恒和原子守恒寫出反應的方程式；
（4）電解NO制備NH₄NO₃，陽極反應為5NO-15e^-+10H₂O=5NO₃^-+20 H⁺，陰極反應為：3NO+15e^-+18H⁺=3NH₄⁺+3H₂O，總反應方程式為：8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，據此判斷．

解答 解：（1）反應I為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，A與NO的物質的量濃度變化量相等，故A為NH₃；
v（NO）=$\frac{0.4mol/L}{15min}$，速率之比等于其化學計量數之比，則v（H₂O）=$\frac{6}{4}$v（NO）=$\frac{6}{4}$×$\frac{0.4mol/L}{15min}$=0.040mol/（L．min），
故答案為：NH₃；0.040；
（2）①反應2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）的正反應是氣體體積減小的反應，增大壓強平衡向正反應方向移動，平衡時NO的轉化率增大，由圖可知P₂時NO的轉化率大，則P₂時壓強大，即P₁＜P₂；
故答案為：P₁＜P₂；
②由圖可知，壓強一定時，隨溫度升高，NO的轉化率減小，說明升高溫度平衡逆反應方向移動，即升高溫度平衡常數K減小，
故答案為：減小；
（3）①降低溫度將NO₂（g）轉化為N₂O₄（l），說明反應2NO₂（g）?N₂O₄（l）為放熱反應，所以在圖象中該反應的反應物的總能量比生成物的總能量高，同種物質氣態變液態會放出熱量，則N₂O₄（l）具有的能量比N₂O₄（g）具有的能量低，圖象A符合，
故答案為：A；
②N₂O₄與O₂、H₂O化合生成硝酸，其反應的化學方程式為：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃，
故答案為：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（4）電解NO制備NH₄NO₃，陽極反應為5NO-15e^-+10H₂O=5NO₃^-+20 H⁺，陰極反應為：3NO+15e^-+18H⁺=3NH₄⁺+3H₂O，總反應方程式為：8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，因此若要使電解產物全部轉化為NH₄NO₃，需補充NH₃，
故答案為：氨氣；根據反應8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，電解產生的HNO₃多．

點評 本題考查物質的量濃度隨時間變化曲線及反應速率計算、化學平衡圖象及影響因素、平衡常數影響因素、能量變化圖象、電解原理等，側重于考查學生的綜合運用能力，難度中等，注意基礎知識的積累掌握．