Question

【題目】硝酸是一種重要的化工原料，工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的主要過程中：（1）反應(yīng)N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H<0 ；恒溫時，將N2和H2的混合氣體充入2L密閉容器中，10分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡下列圖像能正確表示該過程中相關(guān)量的變化的是__________。（選填字母）。

(2)一定溫度下，在密閉容器中充入1molN2和3molH2發(fā)生反應(yīng)。若容器容積恒定，達(dá)到平衡狀態(tài)時，氣體的總物質(zhì)的量是原來的7/10，則N2的轉(zhuǎn)化率a1=________；

若向該容器中再加入1molN2和3molH2，達(dá)到平衡狀態(tài)時，N2的轉(zhuǎn)化率為a2，則a2________a1（填“>”、“<”或“=”）。

（3）2NO（g）+O2（g）2NO2(g)。在其他條件相同時，分別測得NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)（P1、P2）下溫度變化的曲線（如圖）。

①比較P1、P2的大小關(guān)系：P1____P2（填“>”、“<”或“=”）。

②隨溫度升高，該反應(yīng)平衡常數(shù)變化的趨勢是__________。

（4）硝酸廠常用如下2種方法處理尾氣。

①催化還原法：催化劑存在時用H2將NO2還原為N2。

已知：2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol

N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+67.7kJ/mol

則H2還原NO2生成水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是________________________________。

②堿液吸收法：用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2。若每4.6gNO2和Na2CO3溶液反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.05mol，則反應(yīng)的離子方程式是___________________________________________。

Answer 1

【答案】 ab 60% > < 減�。ㄗ冃〉龋� 4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H= -1034.9kJ/mol 2NO2+CO32-=NO3+NO2+CO2

【解析】(1)N2與H2生成NH3為放熱反應(yīng)，一段時間后，反應(yīng)達(dá)到平衡，a正確；因質(zhì)量守恒、體積固定，所以反應(yīng)過程中氣體的密度自始自終保持不變，b正確；因質(zhì)量守恒、反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量減小，所以從開始至平衡，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大至不變，但起始時混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不為0，c錯誤；故選ab；

(2)一定溫度下，在1L密閉容器中充入1molN2和3molH2并發(fā)生反應(yīng)．若容器容積恒定，10min達(dá)到平衡時，氣體的總物質(zhì)的量為原來的十分之七；設(shè)反應(yīng)的氮?dú)馕镔|(zhì)的量為x；
N2 + 3H2 2NH3
起始量(mol) 1 3 0
變化量(mol) x 3x 2x
平衡量(mol) 1-x3-3x 2x
(1-x)+(3-3x)+2x=(1+3)×， x=0.6mol，則N2的轉(zhuǎn)化率a1(N2)= =60%；

若向該容器中再加入1molN2和3molH2，相當(dāng)于將容器的體積縮小一半，此時平衡正向移動，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化增大，即a2>a1；

(3)①已知2NO(g)+O2(g)2N02(g)是正方向體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正移，則NO的轉(zhuǎn)化率會增大，由圖可知p2時NO的轉(zhuǎn)化率大，則p2時壓強(qiáng)大，即p1＜p2；

②由圖象2可知，隨著溫度的升高，NO的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡逆移，則該反應(yīng)正方向是放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡常數(shù)K減�。�

(4)①已知：Ⅰ、2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol；Ⅱ、N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ/mol，由蓋斯定律可知，Ⅰ×2-Ⅱ得4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)，故△H=2×(-483.6kJ/mol)-67.7kJ/mol=-1034.9kJ/mol，故熱化學(xué)方程式為：4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1034.9kJ/mol；
②4.6gNO2的物質(zhì)的量=mol=0.1mol，反應(yīng)中只有NO2中N元素化合價發(fā)生變化，發(fā)生歧化反應(yīng)，有生成NO3-，0.1mol二氧化氮轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.05mol，故生成的NO3-的物質(zhì)的量為=0.05mol，故被還原的氮原子物質(zhì)的量為0.1mol-0.05mol=0.05mol，令N元素在還原產(chǎn)物中的化合價為x價，則0.05mol×(4-x)=0.05mol，解得x=+3，故還原產(chǎn)物為NO2-，且生成的NO3-和NO2-物質(zhì)的量之比為1：1，同時反應(yīng)生成CO2，故二氧化氮和碳酸鈉溶液反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2。