Question

12．NH₃经一系列反应可以得到HNO₃，如图甲所示．

（1）Ⅰ中，在一定条件下，将2.0mol NH₃、2.4mol O₂通入到固定容积为2L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图乙所示：
A物质为NH₃，0～15min H₂O的平均速率v（H₂O）=0.040mol/（L•min）．（保留两位有效数字）
（2）Ⅱ中，2NO（g）+O₂?2NO₂（g）．在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（p₁、p₂）下温度变化的曲线（如图丙）．
①比较p₁、p₂的大小关系：P₁＜P₂．
②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是减小．
（3）Ⅲ中，降低温度，将NO₂（g）转化为N₂O₄（l），再制备浓硝酸．
①已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H₁ 2NO₂（g）?N₂O₄（l）△H₂
图丁能量变化示意图中，正确的是（选填字母）A．
②N₂O₄与O₂、H₂O化合的化学方程式是：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃．
（4）IV中，电解NO制备 NH₄NO₃，其工作原理如图戊所示，为使电解产物全部转化为NH₄NO₃，需补充物质A，A是氨气，说明理由：根据反应8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，电解产生的HNO₃多．

Answer 1

分析 （1）反应I为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，A与NO的物质的量浓度变化量相等，故A为NH₃；
根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO），再利用速率之比等于其化学计量数之比计算v（H₂O）；
（2）①反应2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）的正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，平衡时NO的转化率增大；
②由图可知，压强一定时，随温度升高，NO的转化率减小，说明升高温度平衡逆反应方向移动；
（3）①降低温度，将NO₂（g）转化为N₂O₄（l）说明反应2NO₂（g）?N₂O₄（l）为放热反应，同种物质液态时能量比气态时能量低；
②N₂O₄与O₂、H₂O化合生成硝酸，根据得失电子守恒和原子守恒写出反应的方程式；
（4）电解NO制备NH₄NO₃，阳极反应为5NO-15e^-+10H₂O=5NO₃^-+20 H⁺，阴极反应为：3NO+15e^-+18H⁺=3NH₄⁺+3H₂O，总反应方程式为：8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，据此判断．

解答 解：（1）反应I为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，A与NO的物质的量浓度变化量相等，故A为NH₃；
v（NO）=$\frac{0.4mol/L}{15min}$，速率之比等于其化学计量数之比，则v（H₂O）=$\frac{6}{4}$v（NO）=$\frac{6}{4}$×$\frac{0.4mol/L}{15min}$=0.040mol/（L．min），
故答案为：NH₃；0.040；
（2）①反应2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）的正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，平衡时NO的转化率增大，由图可知P₂时NO的转化率大，则P₂时压强大，即P₁＜P₂；
故答案为：P₁＜P₂；
②由图可知，压强一定时，随温度升高，NO的转化率减小，说明升高温度平衡逆反应方向移动，即升高温度平衡常数K减小，
故答案为：减小；
（3）①降低温度将NO₂（g）转化为N₂O₄（l），说明反应2NO₂（g）?N₂O₄（l）为放热反应，所以在图象中该反应的反应物的总能量比生成物的总能量高，同种物质气态变液态会放出热量，则N₂O₄（l）具有的能量比N₂O₄（g）具有的能量低，图象A符合，
故答案为：A；
②N₂O₄与O₂、H₂O化合生成硝酸，其反应的化学方程式为：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃，
故答案为：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（4）电解NO制备NH₄NO₃，阳极反应为5NO-15e^-+10H₂O=5NO₃^-+20 H⁺，阴极反应为：3NO+15e^-+18H⁺=3NH₄⁺+3H₂O，总反应方程式为：8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，因此若要使电解产物全部转化为NH₄NO₃，需补充NH₃，
故答案为：氨气；根据反应8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，电解产生的HNO₃多．

点评 本题考查物质的量浓度随时间变化曲线及反应速率计算、化学平衡图象及影响因素、平衡常数影响因素、能量变化图象、电解原理等，侧重于考查学生的综合运用能力，难度中等，注意基础知识的积累掌握．