Question

【题目】硝酸工业与合成氨工业密切相关，氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，其主要流程如图：

I. 在一容积为2L的密闭容器内加入2molN2和6molH2，在一定条件下合成氨气，已知N2(g)+3H2(g)2NH3 △H<0。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示

（1）根据图示，计算从反应开始到第4分钟达到平衡时，平均反应速率υ(N2)为______

（2）达到平衡后，第5分钟末，若保持其它条件不变，只改变反应温度，则NH3的物质的量浓度不可能为________(填序号)。

a. 0. 8mol/L b.1.0mol/L. c.1.2mol/L d. 2. mol/L

（3）达到平衡后，第5分钟末，若保持其它条件不变，只把容器的体积缩小，新平衡时NH3的浓度恰好为原来的2倍，则新体积_________(选填“大于”“等于”或“小于”)二分之一倍的原体积。

Ⅱ.某小组同学欲探究由NH3制取HNO3的过程，设计按如图所示装置进行试验。

（1）A装置中发生反应的化学方程式为_________________________________。

（2）B装置制备的物质为_________________。(填序号)

A . NH3 B Cl2 C.O2 D. HCl

（3）该实验中能够证明有二氧化氮产生的现象为_______________________。

（4）已知E中装有2mol/L的硫酸150mL和足量铜片，若E中出现溶液变蓝色的现象，所有反应的铜均转化为CuSO4，则至少需要产生标况下_______L氨气(假设各步反应均完全进行)。

Answer 1

【答案】0.125mol·L1·min1 bd 大于 Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2 + 2NH3↑+2H2O C D中出现红棕色气体 4.48

【解析】

Ⅰ．(1)4分钟达平衡时由图可知c(NH3)=1.0mol/L，则4分钟内N2的浓度变量为0.5mol/L，所以υ(N2)=0.125mol·L1·min1；

(2)由于反应不能完全进行，所以NH3的物质的量浓度不可能为2.0mol/L，无论是升温还是降温反应平衡均将移动，所以不能为1.0mol/L。选择bd两个选项。

(3)假设改变容器的体积，平衡不移动，则要使NH3的浓度恰好为原来的2倍，容器体积将缩小为原来的1/2，但是该反应正向为气体体积缩小的反应，容器的体积缩小后平衡将正向移动，所以缩小后体积将大于原体积的1/2。

Ⅱ．(1)由于干燥氨气只能选择碱石灰，所以A装置必须为制取氨气的装置，根据装置特征可判断为固固加热制气体的反应，所以发生的反应为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+ 2NH3↑+2H2O。

(2)因为NH3制取HNO3的过程需要氧气参加反应，所以除制取NH3外，还需要制备氧气，所以选C。

(3)在C装置中，NH3催化氧化变成NO，在D中与O2反应生成NO2，呈红棕色能说明有NO2生成。

(4)若E中所有反应的铜均转化为CuSO4，则说明生成的HNO3全部作氧化剂，由于反应方程式为3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O，E中硫酸为0.3mol，所以消耗的HNO3为0.2mol，由于各步反应完全转化，所以根据氮元素守恒，所需NH3的最小值为0.2mol，标况下的体积为4.48L。