Question

氨的催化氧化是工业制硝酸的重要反应，500°C，其反应方程式为：
4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）+Q，完成下列填空：
（1）如果要提高上述反应的反应速率，可以采取的措施是（　　）
a．减压         b．增加NH₃的浓度   c．升温     d．将水液化移走．
（2）在500℃时，在2L密闭容器中加入10mol NH₃、10mol O₂，上述可逆反应达到平衡，过程如图所示，在a时刻改变反应条件，重新达到平衡，该改变的条件可能是

 

，比较b时刻与c时刻反应氨的转化率大小（填“＞”或“＜”）b

 

c．其它条件不变，c时刻加压后，若平衡正向移动，其原因可能是

 

，若在d时刻重新达到平衡，请在图中画出c到d的相关变化图象

 

．
（3）工业上以氨和空气为原料生产硝酸，请画出硝酸工业的物质流程图．

 

（4）氨中氮元素原子最外层电子排布的轨道表达式是

 

，短周期元素原子所形成的与N ^3-电子排布相同的离子所对应的原子的半径从大到小的排列顺序为

 

．其中非金属元素形成的氢化物的稳定性由强到弱为的顺序为（用化学式表示）

 

．
（5）已知NH₃与N₂H₄都是氮的氢化物，N₂H₄的电子式是

 

．NH₃与N₂H₄都具有还原性，可以与其它强氧化剂反应，例如在一定条件下，氨可以被双氧水氧化为游离态氮，写出该反应的化学方程式

 

．

Answer 1

考点：化学反应速率的影响因素,元素周期律的作用,化学平衡的影响因素

专题：

分析：（1）影响反应速率的因素有温度、浓度、压强、催化剂以及接触面积等等；
（2）该反应为正反应气体体积增大的放热反应，a时刻后平衡逆向移动，且正逆反应速率都增大，说明改变的条件是加压或升温；b时刻到c时刻，平衡正向移动；c时刻后加压平衡正向移动，说明反应物气体物质的量高于生成物；c时刻到d时刻，加压正逆反应速率都增大且正反应速率大于逆反应速率；
（3）工业上以氨和空气为原料生产硝酸，首先是氨的催化氧化生成NO，NO再被空气氧化生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸和NO，NO循环使用，据此画出硝酸工业的物质流程图；
（4）N原子最外层5个电子，分别排布在2s和2p上；N ^3-离子核外电子数为10，能够形成10电子离子的原子有 Na、Mg、Al、O、F，据已知的电子层数和质子数判断原子半径大小；元素的非金属性越强，其对应氢化物越稳定；
（5）N原子最外层5个电子，有3个电子分别与N原子和2个H原子形成共价键；据原子守恒和得失电子守恒书写化学方程式．

解答： 解：（1）a．减压反应速率减慢，故错误；
b．增加NH₃的浓度反应速率加快，故正确；
c．升温反应速率加快，故正确；
d．将水液化移走，降低了浓度，反应速率减慢，故错误；
故答案为：bc；
（2）该反应为正反应气体体积增大的放热反应，a时刻后平衡逆向移动，且正逆反应速率都增大，说明改变的条件是加压或升温；b时刻到c时刻，平衡正向移动，反应物转化率增大；c时刻后加压平衡正向移动，说明反应物气体物质的量高于生成物，可能是水加压被氧化；c时刻到d时刻，加压正逆反应速率都增大且正反应速率大于逆反应速率，据此画图，故答案为：升温或加压；＜；可能加压后水被液化
；
（3）工业上以氨和空气为原料生产硝酸，首先是氨的催化氧化生成NO，NO再被空气氧化生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸和NO，NO循环使用，据此画出硝酸工业的物质流程图为：，故答案为：；
（4）N原子最外层5个电子，分别排布在2s和2p上，最外层电子排布为：；N ^3-离子核外电子数为10，能够形成10电子离子的原子有 Na、Mg、Al、O、F，据已知的电子层数和质子数判断原子半径大小，电子层数越多，原子半径越大，相同电子层时，质子数越多，原子半径越小，Na＞Mg＞Al＞O＞F；元素的非金属性越强，其对应氢化物越稳定，N、O、F非金属性依次增强，所以其氢化物稳定性HF＞H₂O＞NH₃
故答案为：； Na＞Mg＞Al＞O＞F；HF＞H₂O＞NH₃；
（5）N原子最外层5个电子，有3个电子分别与N原子和2个H原子形成共价键，电子式为；氨被双氧水氧化为游离态氮，每mol氨失3mol电子，H₂O₂得电子生成H₂O，每mol得2mol电子，所以氨分子和过氧化氢分子化学计量数之比为2：3，再据原子守恒书写化学方程式为：2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O，
故答案为：；2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O．

点评：本题考查了影响化学反应速率的因素和影响平衡移动的因素以及高于制硝酸、核外电子排布、原子半径大小比较、非金属性强弱比较、氧化还原反应方程式书写，题目跨度大，难度中等．