Question

2．游離態(tài)的氮經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化可以得到硝酸，如圖1所示．

（1）NH₃和O₂在催化劑作用下反應(yīng)，其化學(xué)方程式是4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$ 4NO+6H₂O．
（2）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）是制造硝酸的重要反應(yīng)之一．在800℃時，向容積為1L的密閉容器中充入0.010mol NO和0.005mol O₂，反應(yīng)過程中NO的濃度隨時間變化如圖2所示．
①2min內(nèi)，v（O₂）=1.25×10^-3mol/（L•min）
②800℃時，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值為400．
③已知：�。�

ⅱ．   N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+68kJ•mol^-1
結(jié)合熱化學(xué)方程式，說明溫度對于NO生成NO₂平衡轉(zhuǎn)化率的影響：溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，NO轉(zhuǎn)化為NO₂的平衡轉(zhuǎn)化率降低．
（3）電解法處理含氮氧化物廢氣，可以回收硝酸．實驗室模擬電解法吸收NO，裝置如圖3所示（均為石墨電極）．
請寫出電解過程中NO轉(zhuǎn)化為硝酸的電極反應(yīng)式：NO-3e^-+2H₂O═NO₃^-+4H⁺．

Answer 1

分析 氮氣和氫氣合成氨，氨氣催化氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，
（1）NH₃和O₂在催化劑作用下反應(yīng)生成一氧化氮和水；
（2）①結(jié)合圖象NO濃度的變化計算v（NO），結(jié)合反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v（O₂）；
②計算各物質(zhì)的平衡濃度，結(jié)合K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）c（{O}_{2}）}$計算；
③結(jié)合能量變化書寫和計算反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，與ii通過蓋斯定律計算得到2NO+O₂=2NO₂反應(yīng)的熱化學(xué)方程式分析判斷；
（3）一氧化氮失電子生成硝酸，結(jié)合電荷守恒和原子守恒配平書寫電極反應(yīng)；

解答 解；（1）NH₃和O₂在催化劑作用下反應(yīng)生成一氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$ 4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$ 4NO+6H₂O；
（2）①由圖象可知NO濃度的變化計算v（NO）=$\frac{0.010mol/L-0.005mol/L}{2min}$=0.025mol/（L•min），則v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=1.25×10^-3mol/（L•min），
故答案為：1.25×10^-3；
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）
起始 0.01          0.005             0
平衡 0.005        0.0025      0.005
則k=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）c（{O}_{2}）}$=$\frac{0.00{5}^{2}}{0.00{5}^{2}×0.0025}$=400，
故答案為：400；
③i．N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=（945KJ/mol+498KJ/mol）-2×630KJ/mol=+183KJ/mol，
ii．N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+68kJ•mol^-1
則蓋斯定律ii-i得到2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-115 kJ•mol^-1，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，NO轉(zhuǎn)化為NO₂的平衡轉(zhuǎn)化率降低，
故答案為：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-115 kJ•mol^-1，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，NO轉(zhuǎn)化為NO₂的平衡轉(zhuǎn)化率降低；
（3）電解過程中NO轉(zhuǎn)化為硝酸的電極反應(yīng)式為：NO-3e^-+2H₂O═NO₃^-+4H⁺，
故答案為：NO-3e^-+2H₂O═NO₃^-+4H⁺；

點評 本題考查了物質(zhì)制備、化學(xué)反應(yīng)速率和平衡常數(shù)的計算、熱化學(xué)方程式書寫、電解原理等知識點，題目難度中等．