Question

工業(yè)上以NH₃為原料經(jīng)過一系列反應(yīng)可以得到HNO₃．
（1）工業(yè)上NH₃的催化氧化反應(yīng)方程式為

 

；
為了盡可能多地實(shí)現(xiàn)

+4

N

向

+5

N

的轉(zhuǎn)化，請(qǐng)你提出一條可行性建議

 

．
（2）將工業(yè)廢氣NO與CO混合，經(jīng)三元催化劑轉(zhuǎn)化器處理如下：2CO+2NO?2CO₂+N₂．
已知：
CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.0kJ?mol^-1
三元催化劑轉(zhuǎn)化器中發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

；
為了測(cè)定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率，在某溫度下用氣體傳感器測(cè)得不同時(shí)間的NO和CO濃度部分?jǐn)?shù)據(jù)記錄如下：

時(shí)間/s	0	2	3	4
c（NO）/mol?L-1	1.00×10-3	1.50×10-4	1.00×10-4	1.00×10-4
c（CO）/mol?L-1	\	\	2.70×10-2	\

①前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（CO）=

 

；
②在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

；
③假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)下列措施能提高CO轉(zhuǎn)化率的是

 

A．選用更有效的催化劑B．恒容下充入Ar
C．適當(dāng)降低反應(yīng)體系的溫度D．縮小容器的體積．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素,氨的化學(xué)性質(zhì)

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,氮族元素

分析：（1）氨氣與氧氣在催化劑加熱的條件下生成NO與水；在二氧化氮中通入過量的空氣，然后用水吸收生成硝酸；
（2）根據(jù)蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
①根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（NO），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（CO）；
②由表中數(shù)據(jù)可知，3s到達(dá)平衡，根據(jù)三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
③提高CO轉(zhuǎn)化率，應(yīng)改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析解答．

解答： 解：（1）氨氣與氧氣在催化劑加熱的條件下生成NO與水，反應(yīng)方程式為4NH₃+5O₂

催化劑 .

高溫高壓

4NO+6H₂O；
盡可能多地實(shí)現(xiàn)

+4

N

向

+5

N

的轉(zhuǎn)化，可以在二氧化氮中通入過量的空氣，然后用水吸收生成硝酸，
故答案為：4NH₃+5O₂

催化劑 .

高溫高壓

4NO+6H₂O；在二氧化氮中通入過量的空氣，然后用水吸收生成硝酸；
（2）已知：①、CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1
②、N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.0kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①×2-②得2CO（g）+2NO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）  故△H=2×（-283.0kJ?mol^-1）-180.0kJ?mol^-1=-746kJ?mol^-1，熱化學(xué)方程式為2CO（g）+2NO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746kJ?mol^-1，
故答案為：2CO（g）+2NO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746kJ?mol^-1；
①v（NO）=（1.00×10^-3mol/L-1.50×10^-4mol/L）÷2s=4.25×10^-3mol/（L．s），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（CO）=v（NO）=4.25×10^-3mol/（L．s），
故答案為：4.25×10^-3mol/（L．s）；
②由表中數(shù)據(jù)可知，3s到達(dá)平衡，平衡時(shí)NO的濃度為1.00×10^-4mol/L，則△c（NO）=1.00×10^-3mol/L-1.00×10^-4mol/L=9.00×10^-4mol/L，則：
               2CO（g）+2NO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）
開始（mol/L）：1×10^-3   0       0  
變化（mol/L）：9×10^-4  9×10^-4  4.5×10^-4
平衡（mol/L）：2.7×10^-2  1×10^-4 9×10^-4 4.5×10^-4
故該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

(9×10-4)2×4.5×10-4

(2.7×10-2)2×(1×10-4)2

=50，
故答案為：50；
③A．選用更有效的催化劑，不影響平衡移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故A錯(cuò)誤；
B．恒容下充入Ar，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故B錯(cuò)誤；
C．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，適當(dāng)降低反應(yīng)體系的溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．縮小容器的體積，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故D正確，
故選CD．

點(diǎn)評(píng)：本題考查熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素等，難度中等，注意基礎(chǔ)知識(shí)的積累掌握．