Question

工业制硝酸的主要反应是4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-akJ/mol（a＞0）
（1）如图将4molNH₃和5molO₂放入容器中，达到平衡时，放出热量0.8a kJ，则反应时转移的电子数为

 

mol．
（2）若其他条件不变，下列关系图中错误的是

 

（选填序号）

（3）t℃时，在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度如下表

浓度 时间	c（NH3）	c（O2）	c（NO）	c（H2O）
起始	4.0	5.4	0	0
第2min	3.2	1	0.8	1.2
第4min	2.0	3.0	2.0	3.0
第6min	2.0	3.0	2.0	3.0

①反应在第2min到第4min时，反应速率v（O₂）=

 

．
②第2min时改变了条件，改变的条件可能是

 

．
A．升高温度B．使用了催化剂C．减小压强D．增加了生成物
③在相同的温度下，起始向容器中加入NH、O₂、NO和H₂O（g）的浓度都为1mol/L，则该反应将向

 

方向进行（填“正反应”、“逆反应”、“不移动”）．
（4）工业上用水吸收二氧化氮生产硝酸，生成的气体经过多次氧化、吸收的循环操作使其充分转化为硝酸（假定上述过程中无其他损失），现有一定量的NO₂经过

 

次循环操作后，才能使95%以上的NO₂转化为HNO₃．
（5）成品硝酸的浓度为60%～70%，为了制浓硝酸，常用Mg（NO₃）₂作吸水剂，然后进行蒸馏，不用CaCl或MgCl₂作吸水剂的原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）根据转移电子和放出热量之间的关系式计算；
（2）A．升高温度，正逆反应速率都增大，反应达到平衡的时间缩短，平衡向吸热反应方向移动；
B．增大压强，正逆反应速率都增大，反应达到平衡的时间缩短，平衡向气体体积减小的方向移动；
C．升高温度，正逆反应速率都增大，反应达到平衡的时间缩短，平衡向吸热反应方向移动；
D．使用催化剂加快反应速率，缩短反应到达平衡的时间，但平衡不移动；
（3）①先根据v=

△C

△t

计算一氧化氮的反应速率，再根据同一可逆反应中，同一时间段内，各元素的反应速率之比等于其计量数之比确定氧气的反应速率；
②先分析图表，再根据外界对化学平衡的影响分析；
③根据浓度商与化学平衡常数的相对大小判断移动方向；
（4）根据等比数列计算前n项和，再根据其转化率公式计算；
（5）盐酸易挥发导致硝酸中含有氯化氢．

解答：解：（1）将4molNH₃和5molO₂放入容器中，达到平衡时，放出热量0.8akJ，根据氧气和放出热量的关系式知，参加反应的氧气的物质的量=

0.8kJ×5mol

1kJ

=4mol，根据氧气和转移电子之间的关系式得，转移电子的物质的量=

4mol×20mol

5mol

=16mol，故答案为：16；
（2）A．升高温度，正逆反应速率都增大，反应达到平衡的时间缩短，平衡向吸热反应方向移动，氨气的含增大，故A错误；
B．增大压强，正逆反应速率都增大，反应达到平衡的时间缩短，平衡向气体体积逆反应方向移动，则一氧化氮的含量减少，故B正确；
C．升高温度，正逆反应速率都增大，反应达到平衡的时间缩短，平衡向逆反应方向移动，则水的含量减少，故C错误；
D．使用催化剂加快反应速率，缩短反应到达平衡的时间，但平衡不移动，则氧气的含量不变，故D正确；
故选AC；
（3）①反应在第2min到第4min时，反应速率v（NO）=

2.0-0.8

2

mol/(L．min)=0.6mol/（L．min），同一可逆反应中，同一时间段内，各元素的反应速率之比等于其计量数之比确定氧气的反应速率，则v（O₂）=

0.6×5

4

mol/（L．min）=0.75mol/（L．min），故答案为：0.75mol/（L．min）；
②根据生成物第2min及第4min时物质的量浓度的变化量知，第2min到第4min时反应速率增大，且平衡向正反应方向移动，则第2min时改变了条件，升高温度或使用催化剂，故选AB；
③第6min时，各种物质的浓度不变，说明该反应达到平衡状态，化学平衡常数K=

(2.0)4．(3.0)6

(2.0)4．(3.0)5

=3.0，
Q=

14．16

14．15

=1＜3，则平衡向正反应方向移动，故答案为：正反应；
（4）设起始时NO₂物质的量为1 mol，经过n次循环后生成HNO₃的物质的量为：Sn=

2

3

+

2

3

×

1

3

+

2

3

×(

1

3

)2+??????+

2

3

×（

1

3

）^n-1，经等比数列求和得Sn=

2 3 [1-( 1 3 )n]

1- 1 3

=1-（

1

3

）ⁿ，因此，NO₂→HNO₃转化率为

1-( 1 3 )n

1

×100%，

1-( 1 3 )n

1

×100%=95%，因此，n=2.6≈3，要经过3次循环操作才能使95%的NO₂转化为HNO₃，
故答案为：3；
（5）防止生成易挥发的HCl混入硝酸中，导致得到的硝酸不纯，故答案为：防止生成易挥发的HCl混入硝酸中．

点评：本题考查了化学平衡的影响因素、氧化还原反应等知识点，涉及等比数列的运用，结合数学知识来分析解答，难点是计算循环次数及反应方向的判断，难度中等．