题目内容
硝酸是一种重要的化工原料，工业上生产硝酸的主要过程如下：
（1）以N2和H2为原料合成氨气．反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0
①下列措施可以提高H2的转化率是（填选项序号） ．
a．选择适当的催化剂 b．增大压强 c．及时分离生成的NH3 d．升高温度
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，容器内的压强是原来的
，则N2的转化率a1= ；若容器压强恒定，达到平衡状态时，N2的转化率为a2，则a2 a1（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）以氨气、空气为主要原料制硝酸．
①NH3被氧气催化氧化生成NO的反应的化学方程式是 ．
②在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）△H＞0
该反应的反应速率（v）随时间（t）变化的关系如图1所示．若t2、t4时刻只改变一个条件，下列说法正确的是（填选项序号） ．
a．在t1～t2时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态
b．在t2时，采取的措施一定是升高温度
c．在t3～t4时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态
d．在t0～t5时，容器内NO2的体积分数在t3时值的最大
（3）硝酸厂常用如下方法处理尾气．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=-483.5kJ/molN2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+133kJ/mol
则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是 ．
（4）通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如图2：
①Pt电极上发生的是 反应（填“氧化”或“还原”）．
②写出NiO电极的电极反应式 ．
（1）以N2和H2为原料合成氨气．反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0
①下列措施可以提高H2的转化率是（填选项序号）
a．选择适当的催化剂 b．增大压强 c．及时分离生成的NH3 d．升高温度
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，容器内的压强是原来的
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（2）以氨气、空气为主要原料制硝酸．
①NH3被氧气催化氧化生成NO的反应的化学方程式是
②在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）△H＞0
该反应的反应速率（v）随时间（t）变化的关系如图1所示．若t2、t4时刻只改变一个条件，下列说法正确的是（填选项序号）
a．在t1～t2时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态
b．在t2时，采取的措施一定是升高温度
c．在t3～t4时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态
d．在t0～t5时，容器内NO2的体积分数在t3时值的最大
（3）硝酸厂常用如下方法处理尾气．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=-483.5kJ/molN2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+133kJ/mol
则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是
（4）通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如图2：
①Pt电极上发生的是
②写出NiO电极的电极反应式
考点：化学平衡的影响因素,化学电源新型电池,化学平衡状态的判断,化学平衡的计算
专题：基本概念与基本理论
分析：（1）①提高H2转化率可以采取的措施，平衡正向进行，结合平衡移动原理分析判断；
②反应的方程式为N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），依据化学平衡三段式列式计算得到；恒压容器中压强大于恒容容器中，平衡正向进行，转化率增大；
（2）①氨气的催化氧化生成一氧化氮和水，依据原子守恒配平写出；
②2NO（g）+O2（g）?2NO2（g））△H＞0．反应是气体体积减小的吸热反应；
a、压强不变说明反应达到平衡；
b、反应是吸热反应升温正逆反应速率增大，平衡正向进行；
c、反应中气体质量守恒，体积不变，过程中密度不变；
d、依据图象分析器内NO2的体积分数在t3～t4时最大；
（3）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（4）①原电池中正极得电子的物质发生还原反应；
②NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮．
②反应的方程式为N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），依据化学平衡三段式列式计算得到；恒压容器中压强大于恒容容器中，平衡正向进行，转化率增大；
（2）①氨气的催化氧化生成一氧化氮和水，依据原子守恒配平写出；
②2NO（g）+O2（g）?2NO2（g））△H＞0．反应是气体体积减小的吸热反应；
a、压强不变说明反应达到平衡；
b、反应是吸热反应升温正逆反应速率增大，平衡正向进行；
c、反应中气体质量守恒，体积不变，过程中密度不变；
d、依据图象分析器内NO2的体积分数在t3～t4时最大；
（3）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（4）①原电池中正极得电子的物质发生还原反应；
②NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮．
解答：
解：（1）①反应为N2+3H2?2NH3 △H＜0，提高H2转化率，应使平衡向正反应方向移动，则
a．使用催化剂，平衡不移动，H2转化率不变，故a错误；
b．增大压强，平衡向气体体积减少的方向移动，即正向移动，H2转化率提高，故b正确；
c．及时分离出NH3，平衡正向移动，H2转化率提高，故c正确；
d．升高温度，平衡向吸热的方向移动，即逆反应方向移动，H2转化率降低，故d错误；
故选：bc；
②N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
开始（mol） 1 3 0
转化（mol） x 3x 2x
平衡（mol）1-x 3-3x 2x
=
，
x=0.125，
N2的转化率a1=
×100%=12.5%，
正反应是气体体积减小的反应，容器压强恒定，相当于在恒容的条件下增大压强，平衡向正反应进行，氮气的转化率增大，所以a2＞a1，
故答案为：12.5%；＞；
（2）①氨气的催化氧化反应方程式为：4NH3+5O2
4NO+6H2O，故答案为：4NH3+5O2
4NO+6H2O；
②a．该反应正反应是气体物质的量减小的反应，恒温恒容下条件下，压强不变，说明到达平衡，故a正确；
b．正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，在t2时，正、逆速率都增大，且正反应速率增大更多，平衡向正反应移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应进行，转化率增大，故b错误；
c．恒容条件下，反应混合气体的总质量不变，密度始终不变，所以不能说明反应达到平衡状态，故c错误；
d．由图可知，在t2时，改变条件平衡向正反应移动，t3时到达平衡，t4时瞬间正反应速率不变，逆反应速率减小，平衡向正反应进行，应是NO2降低的浓度，故容器内NO2的体积分数在t3时值的最大，故d正确；
故选ad；
（3）已知：Ⅰ、2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.5kJ/mol
Ⅱ、N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+133kJ/mol
由盖斯定律可知，Ⅰ×2-Ⅱ得4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g），
故△H=2×（-483.5kJ/mol）-133kJ/mol=-1100kJ/mol，
故热化学方程式为：4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=-1100kJ/mol，
故答案为：4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=-1100kJ/mol；
（4）①装置无外接电源，故为原电池，铂电极上氧气得电子生成氧离子而被还原，发生还原反应，故答案为：还原；
②NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮，所以电极反应式为：NO+O2--2e-=NO2，故答案为：NO+O2--2e-=NO2．
a．使用催化剂，平衡不移动，H2转化率不变，故a错误；
b．增大压强，平衡向气体体积减少的方向移动，即正向移动，H2转化率提高，故b正确；
c．及时分离出NH3，平衡正向移动，H2转化率提高，故c正确；
d．升高温度，平衡向吸热的方向移动，即逆反应方向移动，H2转化率降低，故d错误；
故选：bc；
②N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
开始（mol） 1 3 0
转化（mol） x 3x 2x
平衡（mol）1-x 3-3x 2x
| 1-x+3-3x+2x |
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x=0.125，
N2的转化率a1=
| 0.125 |
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正反应是气体体积减小的反应，容器压强恒定，相当于在恒容的条件下增大压强，平衡向正反应进行，氮气的转化率增大，所以a2＞a1，
故答案为：12.5%；＞；
（2）①氨气的催化氧化反应方程式为：4NH3+5O2
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②a．该反应正反应是气体物质的量减小的反应，恒温恒容下条件下，压强不变，说明到达平衡，故a正确；
b．正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，在t2时，正、逆速率都增大，且正反应速率增大更多，平衡向正反应移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应进行，转化率增大，故b错误；
c．恒容条件下，反应混合气体的总质量不变，密度始终不变，所以不能说明反应达到平衡状态，故c错误；
d．由图可知，在t2时，改变条件平衡向正反应移动，t3时到达平衡，t4时瞬间正反应速率不变，逆反应速率减小，平衡向正反应进行，应是NO2降低的浓度，故容器内NO2的体积分数在t3时值的最大，故d正确；
故选ad；
（3）已知：Ⅰ、2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.5kJ/mol
Ⅱ、N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+133kJ/mol
由盖斯定律可知，Ⅰ×2-Ⅱ得4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g），
故△H=2×（-483.5kJ/mol）-133kJ/mol=-1100kJ/mol，
故热化学方程式为：4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=-1100kJ/mol，
故答案为：4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=-1100kJ/mol；
（4）①装置无外接电源，故为原电池，铂电极上氧气得电子生成氧离子而被还原，发生还原反应，故答案为：还原；
②NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮，所以电极反应式为：NO+O2--2e-=NO2，故答案为：NO+O2--2e-=NO2．
点评：本题考察范围广，难度大，主要考查了平衡移动、平衡计算、盖斯定律、电化学相关知识．
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