题目内容

13.NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如图1所示.
(1)I中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H2O.
(2)II中,2NO(g)+O2(g)?2NO2(g).起始时容器充入1molNO、0.5molO2,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如图2).
①比较p1、p2的大小关系p2>p1.
②在温度为500℃、压强为p2条件下,平衡混合气中NO2的体积分数50%.

(3)III中,将NO2(g)转化成N2O4(l),再制备浓硝酸.
①已知:2NO2(g)?N2O4(g)△H1   2NO2(g)?N2O4(l)△H2
如图3反应过程中能量变化正确的是A(填序号).
②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式2N2O4+O2+2H2O=4HNO3.
(4)IV中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图4所示
①阳极的电极反应式NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+.阴极的电极反应式NO+5e-+5H2O=NH3•H2O+5OH-.
②电解一段时间后电解池中溶液呈酸性(酸性、碱性或中性),为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是NH3.

分析 (1)氨气催化氧化生成一氧化氮和水;
(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依据500℃、压强为p2条件下,NO的转化率为60%计算解答;
(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)①工业上电解NO制备 NH4NO3,由装置图可知阳极发生氧化反应,NO被氧化生成NO3-,阴极发生还原反应,NO被还原生成NH4+,阳极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+,阴极反应为:NO+5e-+6H+=NH4++H2O;
②依据电解方程式判断解答.

解答 解:(1)氨气催化氧化生成一氧化氮和水,化学方程式:4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H2O;
故答案为:4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H2O;
(2)①反应2NO(g)+O2(g)?2N02(g)的正反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,平衡时NO的转化率增大,由图可知P2时NO的转化率大,则P2时压强大,即P1<P2;
故答案为:P1<P2;
 ②500℃、压强为p2条件下,NO的转化率为60%则:
           2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)
起始量mol   1       0.5        0
转化量mol 1×60%=0.6   0.3     0.6 
平衡量mol   0.4      0.2        0.6     
二氧化氮的体积分数为:$\frac{0.6mol}{1.2mol}$×100%=50%;
故答案为:50%;
(3)①降低温度将NO2(g)转化为N2O4(l),说明反应2NO2(g)?N2O4(l)为放热反应,所以在图象中该反应的反应物的总能量比生成物的总能量高,同种物质气态变液态会放出热量,则N2O4(l)具有的能量比N2O4(g)具有的能量低,图象A符合,
故答案为:A;
 ②N2O4与O2、H2O化合生成硝酸,其反应的化学方程式为:2N2O4+O2+2H2O=4HNO3,
故答案为:2N2O4+O2+2H2O=4HNO3;
(4)①电解NO制备NH4NO3,阳极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+,阴极反应为:NO+5e-+6H+=NH4++H2O;
故答案为:NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+;NO+5e-+5H2O=NH3•H2O+5OH-;
②电解NO制备NH4NO3,阳极反应为5NO-15e-+10H2O=5NO3-+20 H+,阴极反应为:3NO+15e-+18H+=3NH4++3H2O,总反应方程式为:8NO+7H2O$\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,反应生成硝酸溶液显酸性;
故答案为:酸性;NH3.

点评 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,题目难度中等,熟悉相关知识是解题关键.

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