Question

5．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）如圖1是1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO過(guò)程中能量變化示意圖（圖中涉及物質(zhì)均為氣態(tài)），請(qǐng)寫出NO₂和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1．
（2）在0.5L的密閉容器中，充入一定量的氮?dú)夂蜌錃膺M(jìn)行反應(yīng)，三種氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖2所示．則Y是H₂，2min內(nèi)N₂的反應(yīng)速率υ（N₂）=0.1mol•L^-1•min^-1．
（3）硝酸工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防工業(yè)和航天事業(yè)中占有重要地位．隨著化學(xué)纖維、近代有機(jī)合成、火箭、導(dǎo)彈等工業(yè)的迅速發(fā)展，需要使用大量的硝酸．
①工業(yè)生產(chǎn)中用鉑系金屬作為催化劑，用氨氧化法制取硝酸．第一步反應(yīng)為氨在催化劑作用下與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成NO，寫出反應(yīng)化學(xué)方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
②銅既能與稀硝酸反應(yīng)，也能與濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)銅與一定濃度硝酸反應(yīng)時(shí)，可將方程式表示為：Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O（方程式未配平）．反應(yīng)中還原產(chǎn)物是NO和NO₂，0，.6mol Cu被硝酸完全溶解后，如果得到的NO和NO₂物質(zhì)的量相同，則得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積為13.44L．

Answer 1

分析 （1）先求出此反應(yīng)的焓變，根據(jù)熱化學(xué)方程式的書(shū)寫規(guī)則再寫出熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)氮?dú)夂蜌錃獾姆磻?yīng)之比，可知Y為氫氣；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算公式分析；
（3）制備硝酸的第一步反應(yīng)是氨的催化氧化生成一氧化氮和水；根據(jù)化合價(jià)分析還原產(chǎn)物；根據(jù)電子守恒求出氣體的體積．

解答 解：（1）該反應(yīng)的焓變△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，故答案為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；
（2）根據(jù)氮?dú)夂蜌錃獾姆磻?yīng)之比，可知Y為氫氣；2min內(nèi)N₂的反應(yīng)速率υ（N₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.1mol}{0.5L×2min}$=0.1mol•L^-1•min^-1；故答案為：H₂、0.1mol•L^-1•min^-1；
（3）制備硝酸的第一步反應(yīng)是氨的催化氧化生成一氧化氮和水，即4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；硝酸中的氮元素化合價(jià)降低，故NO、NO₂為還原產(chǎn)物；如果得到的NO和NO₂物質(zhì)的量相同，假設(shè)均為1mol，則氮元素的電子數(shù)為4．所以一參加反應(yīng)的銅的物質(zhì)的量為2mol，0.6mol Cu被硝酸完全溶解后，會(huì)生成0.3mol的一氧化氮和0.3mol二氧化氮，則得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積為22.4L/mol×0.6mol=13.44L；故答案為：①4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，②NO和NO₂、13.44．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式的書(shū)寫，根據(jù)反應(yīng)物和生成物總能量的大小求出反應(yīng)熱，難度中等．