题目内容

【题目】硝酸是一种重要的化工原料,工业上生产硝酸的主要过程中:
(1)反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0;恒温时,将N2和H2的混合气体充入2L密闭容器中,10分钟后反应达到平衡,图1图象能正确表示该过程中相关量的变化的是 . (选填字母).
(2)一定温度下,在密闭容器中充入1molN2和3molH2发生反应.若容器容积恒定,达到平衡状态时,气体的总物质的量是原来的 ,则N2的转化率a1=;若向该容器中再加入1molN2和3molH2 , 达到平衡状态时,N2的转化率为a2 , 则a2a1(填“>”、“<”或“=”).
(3)2NO(g)+O2(g)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2). ①比较P1、P2的大小关系:P1P2(填“>”、“<”或“=”).
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是
(4)硝酸厂常用如下2种方法处理尾气. ①催化还原法:催化剂存在时用H2将NO2还原为N2
已知:2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=﹣483.6kJ/mol
N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△H=+67.7kJ/mol
则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是
②碱液吸收法:用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2 . 若每4.6gNO2和Na2CO3溶液反应时转移电子数为0.05mol,则反应的离子方程式是

【答案】
(1)ab
(2)60%;>
(3)<;减小
(4)4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=﹣1034.9kJ/mol;2NO2+CO32=NO3+NO2+CO2
【解析】解:(1)恒温时,将N2和H2的混合气体充入2L密闭容器中,10分钟后反应达到平衡时,反应放热,随反应减小速率减慢,放热减少,容器体积不变,混合气体密度不变,反应正向进行,混合气体质量不变,总物质的量减少,混合气体的平均相对分子质量增大,但开始不为0,

所以答案是:ab;(2)

N2+

3H2=

2NH3

起始(mol)

1

3

0

转化(mol)

x

3x

2x

平衡(mol)

1﹣x

3﹣3x

2x

(1﹣x)+(3﹣3x)+2x=(1+3)×

解得x=0.6mol,则N2的转化率a1= ×100=60%,

若向该容器中再加入1molN2和3molH2,压强增大,平衡正向移动,转化率增大,则a2>a1

所以答案是:60%;>;(3)①已知2NO(g)+O2(g)2N02(g)是正方向体积减小的反应,增大压强平衡正移,则NO的转化率会增大,由图可知p2时NO的转化率大,则p2时压强大,即p1<p2,所以答案是:<;

②由图象2可知,随着温度的升高,NO的转化率减小,说明升高温度平衡逆移,则该反应正方向是放热反应,所以升高温度平衡常数K减小;所以答案是:减小;(4)①a.2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=﹣483.6kJ/mol

b.N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△H=+67.7kJ/mol

由盖斯定律可知,a×2﹣b得到4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g),则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式为4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=﹣1034.9kJ/mol,

所以答案是:4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=﹣1034.9kJ/mol;

②用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2,C元素的化合价不变,每4.6gNO2和Na2CO3溶液反应时转移电子数为0.05mol,n(NO2)= =0.1mol,可知N元素的化合价由+4价降低为+3价,由+4价升高为+5价,离子反应为2NO2+CO32=NO3+NO2+CO2,所以答案是:2NO2+CO32=NO3+NO2+CO2

【考点精析】通过灵活运用化学平衡的计算,掌握反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%;产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%即可以解答此题.

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