Question

2．實驗室利用下列裝置模擬工業(yè)生產(chǎn)制備少量硝酸．

（1）B中試劑為水，NaOH溶液的作用是吸收尾氣．
（2）用過氧化鈉與水反應(yīng)制備氧氣的化學(xué)方程式為2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．
（3）實驗時先用酒精噴燈預(yù)熱催化劑，然后通入反應(yīng)氣體，當(dāng)催化劑紅熱后撤離酒精噴燈，催化劑始終保持紅熱，溫度可達(dá)到700℃以上．下列圖示中，能夠正確表示該反應(yīng)過程能量變化的是A．
 
（4）已知2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）△H
NO₂（g）$\stackrel{931kJ/mol}{→}$N（g）+2O（g）
NO（g）$\stackrel{628kJ/mol}{→}$ N（g）+O（g）
O₂（g）$\stackrel{493kJ/mol}{→}$ 2O（g）
①計算反應(yīng)的△H=+113kJ/mol．
②請解釋高溫下，氨氣與氧氣反應(yīng)難以生成NO₂的原因2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）△H＞0，升高溫度，平衡正向移動，有利于NO₂的分解，因此難以生成NO₂．
（5）控制氨氣和氧氣的比例是制備硝酸的關(guān)鍵．
①當(dāng)比例不合適時，A中不僅有紅棕色氣體產(chǎn)生，還伴有白煙．請用化學(xué)方程式表示白煙產(chǎn)生的原因2NO+O₂=2NO₂，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，NH₃+HNO₃=NH₄NO₃．
②欲使氨氣盡可能完全轉(zhuǎn)化為硝酸，理論上n（NH₃）：n（O₂）的最佳比例為1：2．

Answer 1

分析 試管中發(fā)生氨的催化氧化生成NO，在裝置A中NO進(jìn)一步被氧氣氧化生成二氧化氮，裝置B中二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，用氫氧化鈉溶液吸收氮的氧化物，防止污染空氣．
（1）裝置B中二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，用氫氧化鈉溶液吸收氮的氧化物；
（2）過氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣；
（3）反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出大量的熱，700℃時水是氣體；
（4）①△H=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和；
②二氧化氮分解是吸熱反應(yīng)；
（5）①氨氣和硝酸能反應(yīng)生成硝酸銨；
②根據(jù)反應(yīng)方程式中氨氣和氧氣關(guān)系判斷．

解答 解：（1）裝置B中二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，用氫氧化鈉溶液吸收氮的氧化物，防止污染空氣，故答案為：水；吸收尾氣；
（2）過氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，化學(xué)方程式為2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
（3）反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出大量的熱，反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量高，700℃時水是氣體，故答案為：A；
（4）①△H=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和=931kJ/mol×2-628kJ/mol×2-493kJ/mol=+113kJ/mol，故答案為：+113kJ/mol；
②二氧化氮分解是吸熱反應(yīng)，升高溫度，有利于分解，故答案為：2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）△H＞0，升高溫度，平衡正向移動，有利于NO₂的分解，因此難以生成NO₂；
（5）①一氧化氮與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，氨氣和硝酸能反應(yīng)生成硝酸銨，化學(xué)方程式：2NO+O₂=2NO₂，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，NH₃+HNO₃=NH₄NO₃，故答案為：2NO+O₂=2NO₂，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，NH₃+HNO₃=NH₄NO₃；
②由4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$4NO+6H₂O、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃可得：NH₃+2O₂=HNO₃+H₂O，則原料氨氣和氧氣物質(zhì)的量的投料比為1：2，故答案為：1：2．

點評 本題考查實驗制備、熱化學(xué)方程式計算、氧化還原反應(yīng)等，實驗拼合型題目，明確結(jié)合反應(yīng)原理明確各裝置的作用，難度中等．