(14分)工業(yè)上以氨氣為原料(鉑銠合金網(wǎng)為催化劑)催化氧化法制硝酸的過程如下:

(1)已知反應一經(jīng)發(fā)生,鉑銠合金網(wǎng)就會處于紅熱狀態(tài)。寫出氨催化氧化的化學方程式                    。當溫度升高時,化學平衡常數(shù)K值          (填“增大”、“減小”、“無影響”)。

(2)硝酸廠尾氣常用的處理方法是: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=-483.6 kJ/mol

N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)  △H=+67.7 kJ/mol

H2O(1)=H2O(g)  △H=+44.0 kJ/mol

則8g H2恰好將NO2轉(zhuǎn)化成N2和H2O(1)時△H=          。

(3)氨氣是制取硝酸的重要原料,合成氨反應的化學方程式如下:N2+3H22NH3,該反應在固定容積的密閉容器中進行。

①下列各項標志著該反應達到化學平衡狀態(tài)的是      (填字母)。

A.容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為l:3:2 

B.

C.容器內(nèi)壓強保持不變  

D.混合氣體的密度保持不變

②若在恒溫條件下,將N2與H2按一定比例混合通入一個容積為2 L固定容積的密閉容器中,5 min后反應達平衡時,n(N2)=1.2 mol,n(H2)=1.2 mol,  n(NH3)=0.8 mol,則反應速率v(N2)=           ,平衡常數(shù)=       (保留兩位小數(shù))。若保持容器的溫度和容積不變,將上述平衡體系中的混合氣體的濃度增大1倍,則平衡     (填向左、向右或不移動)移動。

 

【答案】

(1)4NH3+5O24NO+6H2O (2分)減。2分)(2)-1210.9 kJ/mol(2分)

(3)①BC(2分)②0.04mol·L-1·min-1(2分)  1.23(2分)向右(2分)

【解析】本題考查化學反應中的能量變化和化學反應速率和化學平衡的有關(guān)計算。

(1)已知反應一經(jīng)發(fā)生,鉑銠合金網(wǎng)就會處于紅熱狀態(tài)。寫出氨催化氧化的化學方程式4NH3+5O24NO+6H2O,由于事成氨反應是放熱反應,溫度升高平衡向逆反應方向進行,平衡常數(shù)值減小。

(2)用H2將NO2還原為N2的方程式為2NO2(g)+4H2(g)= N2(g)+4H2O(l),由已知反應2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6 kJ/mol①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7 kJ/mol②H2O(1)=H2O(g)△H=+44.0 kJ/mol③,根據(jù)蓋斯定律,2×①-②-4×③可得2NO2(g)+4H2(g)= N2(g)+4H2O;△H=-1210.9kJ/mol,即8g H2恰好將NO2轉(zhuǎn)化成N2和H2O(1)時△H=-1210.9kJ/mol。

(3)①判斷達到平衡的標志是“會改變的量不變了,就達到了平衡狀態(tài)”。故A、D不合題意,由于反應容器的體積不變,故反應前后混合氣體的密度保持不變,即不會改變的量。

② 先計算V(NH3)=(0.8 mol/2L)/5min=0.08mol·L-1·min-1,由速率之比等于計量數(shù)之比可知,V(N2)= V(NH3)/2=0.04mol·L-1·min-1。平衡時各物質(zhì)的濃度分別為c(N2)= 1.2 mol/2L=0.6 mol/L、c(H2)= 1.2 mol/2L=0.6 mol/L、c(NH3)= 0.8 mol/2L=0.4mol/L,則K= c2(NH3)/[ c(N2) ·c3(H2)]= 0.42/(0.6·錯誤!鏈接無效。3)= 1.23。若保持容器的溫度和容積不變,將上述平衡體系中的混合氣體的濃度增大1倍,則Q== c2(NH3)/[ c(N2) ·c3(H2)]= 0.82/(1.2·1.23)= 0.38<K,則平衡向右移動。

 

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相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:

(2010?朝陽區(qū)一模)工業(yè)上以氨氣為原料制備硝酸的過程如圖1所示:

某課外小組模擬上述部分過程設(shè)計了如圖2所示實驗裝置制備硝酸(所有橡膠制品均已被保護).
(1)工業(yè)上用氨氣制取NO的化學方程式是
4NH3+5O2
催化劑
.
4NO+6H2O
4NH3+5O2
催化劑
.
4NO+6H2O

(2)連接好裝置后,首先進行的操作是
檢驗裝置的氣密性
檢驗裝置的氣密性

(3)通入a氣體的目的是
提高NO2的轉(zhuǎn)化率
提高NO2的轉(zhuǎn)化率

(4)盛有Na2CO3溶液的燒杯為尾氣處理裝置,該裝置中發(fā)生反應的化學方程式是2NO2+Na2CO3═NaNO2+
NaNO3
NaNO3
+
CO2
CO2

(5)已知:溫度低于21.15℃時,NO2幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)镹2O2.工業(yè)上可用N2O4與水反應來提高硝酸產(chǎn)率.N2O4與a氣體在冷水中生成硝酸的化學方程式是
2N2O4+O2+2H2O=4HNO3
2N2O4+O2+2H2O=4HNO3

(6)一定條件下,某密閉容器中N2O4和NO2的混合氣體達到平衡時,c(NO2)=0.500mol/L,c(N2O4)=0.125mol/L.則2NO2(g)?N2O4(g)的平衡常數(shù)K=
1
2
1
2
.若NO2起始濃度為2mol/L,相同條件下,NO2的最大轉(zhuǎn)化率為
50%
50%

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

工業(yè)上以氨氣為原料(鉑銠合金網(wǎng)為催化劑)催化氧化法制硝酸的過程如下:
(1)已知反應一經(jīng)發(fā)生,鉑銠合金網(wǎng)就會處于紅熱狀態(tài).寫出氨催化氧化的化學方程式:
4NH3+5O2
催化劑
.
4NO+6H2O
4NH3+5O2
催化劑
.
4NO+6H2O
.當溫度升高時,化學平衡常數(shù)K值
減小
減小
(填“增大”、“減小”或“不變”)
(2)硝酸廠尾氣常用的處理方法是催化還原法:催化劑存在時用H2將NO2還原為N2
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=a kJ?mol-1
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=b kJ?mol-1
H2O(l)=H2O(g)△H=c kJ?mol-1
則反應2NO2(g)+4H2(g)=N2(g)+4H2O(l)的△H=
(2a-b-4c)kJ/mol
(2a-b-4c)kJ/mol
.(用a、b、c表示)
(3)①氨氣是制取硝酸的重要原料,合成氨反應的化學方程式為N2+3H2
催化劑
.
高溫高壓
2NH3,該反應在固定容積的密閉容器中進行.下列各項標志著該反應達到化學平衡狀態(tài)的是
BC
BC
(填序號)
A.容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1:3:2
B.3v(N2)=v(H2
C.容器內(nèi)壓強保持不變
D.混合氣體的密度保持不變
E.1mol N≡N鍵斷裂,同時1mol H-H鍵斷裂
②若在恒溫條件下,將N2與H2按一定比例混合通入一個容積為2L的固定容積的密閉容器中,5min后反應達平衡,n(N2)=1mol,n(H2)=1mol,n(NH3)=2mol,則反應速率v(N2)=
0.1mol/(L?min)
0.1mol/(L?min)
,平衡常數(shù)K=
16
16
.若保持容器的溫度和容積不變,將上述平衡體系中的混合氣體的濃度增大1倍,則平衡
向右
向右
(填“向左”、“向右”或“下”)移動.平衡常數(shù)K
不變
不變
(填“變大”“變小”“不變”)

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科目:高中化學 來源: 題型:

(2013?煙臺模擬)下列工業(yè)生產(chǎn)的反應原理不涉及氧化還原反應的是( 。

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科目:高中化學 來源: 題型:

(14分)工業(yè)上以氨氣為原料(鉑銠合金網(wǎng)為催化劑)催化氧化法制硝酸的過程如下:

(1)已知反應一經(jīng)發(fā)生,鉑銠合金網(wǎng)就會處于紅熱狀態(tài)。寫出氨催化氧化的化學方程式                   。當溫度升高時,化學平衡常數(shù)K值         (填“增大”、“減小”、“無影響”)。

(2)硝酸廠尾氣常用的處理方法是: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=-483.6 kJ/mol

N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)  △H=+67.7 kJ/mol

H2O(1)=H2O(g)  △H=+44.0 kJ/mol

則8g H2恰好將NO2轉(zhuǎn)化成N2和H2O(1)時△H=         。

(3)氨氣是制取硝酸的重要原料,合成氨反應的化學方程式如下:N2+3H22NH3,該反應在固定容積的密閉容器中進行。

①下列各項標志著該反應達到化學平衡狀態(tài)的是     (填字母)。

A.容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為l:3:2 

B.

C.容器內(nèi)壓強保持不變  

D.混合氣體的密度保持不變

②若在恒溫條件下,將N2與H2按一定比例混合通入一個容積為2 L固定容積的密閉容器中,5 min后反應達平衡時,n(N2)=1.2 mol,n(H2)=1.2 mol,  n(NH3)=0.8mol,則反應速率v(N2)=           ,平衡常數(shù)=       (保留兩位小數(shù))。若保持容器的溫度和容積不變,將上述平衡體系中的混合氣體的濃度增大1倍,則平衡     (填向左、向右或不移動)移動。

 

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