Question

13．NH₃經一系列反應可以得到HNO₃和NH₄NO₃，如圖1所示．
（1）I中，NH₃和O₂在催化劑作用下反應，其化學方程式是4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O．
（2）II中，2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）．起始時容器充入1molNO、0.5molO₂，分別測得NO的平衡轉化率在不同壓強（p₁、p₂）下隨溫度變化的曲線（如圖2）．
①比較p₁、p₂的大小關系p₂＞p₁．
②在溫度為500℃、壓強為p₂條件下，平衡混合氣中NO₂的體積分數50%．

（3）III中，將NO₂（g）轉化成N₂O₄（l），再制備濃硝酸．
①已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H₁   2NO₂（g）?N₂O₄（l）△H₂
如圖3反應過程中能量變化正確的是A（填序號）．
②N₂O₄與O₂、H₂O化合的化學方程式2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃．
（4）IV中，電解NO制備NH₄NO₃，其工作原理如圖4所示
①陽極的電極反應式NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺．陰極的電極反應式NO+5e^-+5H₂O=NH₃•H₂O+5OH^-．
②電解一段時間后電解池中溶液呈酸性（酸性、堿性或中性），為使電解產物全部轉化為NH₄NO₃，需補充物質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依據500℃、壓強為p₂條件下，NO的轉化率為60%計算解答；
（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）①工業上電解NO制備 NH₄NO₃，由裝置圖可知陽極發生氧化反應，NO被氧化生成NO₃^-，陰極發生還原反應，NO被還原生成NH₄⁺，陽極反應為NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，陰極反應為：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O；
②依據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\;}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）①反應2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）的正反應是氣體體積減小的反應，增大壓強平衡向正反應方向移動，平衡時NO的轉化率增大，由圖可知P₂時NO的轉化率大，則P₂時壓強大，即P₁＜P₂；
故答案為：P₁＜P₂；
 ②500℃、壓強為p₂條件下，NO的轉化率為60%則：
           2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）
起始量mol   1       0.5        0
轉化量mol 1×60%=0.6   0.3     0.6 
平衡量mol   0.4      0.2        0.6     
二氧化氮的體積分數為：$\frac{0.6mol}{1.2mol}$×100%=50%；
故答案為：50%；
（3）①降低溫度將NO₂（g）轉化為N₂O₄（l），說明反應2NO₂（g）?N₂O₄（l）為放熱反應，所以在圖象中該反應的反應物的總能量比生成物的總能量高，同種物質氣態變液態會放出熱量，則N₂O₄（l）具有的能量比N₂O₄（g）具有的能量低，圖象A符合，
故答案為：A；
 ②N₂O₄與O₂、H₂O化合生成硝酸，其反應的化學方程式為：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃，
故答案為：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（4）①電解NO制備NH₄NO₃，陽極反應為NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，陰極反應為：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O；
故答案為：NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺；NO+5e^-+5H₂O=NH₃•H₂O+5OH^-；
②電解NO制備NH₄NO₃，陽極反應為5NO-15e^-+10H₂O=5NO₃^-+20 H⁺，陰極反應為：3NO+15e^-+18H⁺=3NH₄⁺+3H₂O，總反應方程式為：8NO+7H₂O$\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，反應生成硝酸溶液顯酸性；
故答案為：酸性；NH₃．

點評 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，題目難度中等，熟悉相關知識是解題關鍵．