Question

工业上以NH₃为原料经过一系列反应可以得到HNO₃．
（1）工业上NH₃的催化氧化反应方程式为

 

；
为了尽可能多地实现

+4

N

向

+5

N

的转化，请你提出一条可行性建议

 

．
（2）将工业废气NO与CO混合，经三元催化剂转化器处理如下：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
三元催化剂转化器中发生反应的热化学方程式为

 

；
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度部分数据记录如下：

时间/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内的平均反应速率v（CO）=

 

；
②在该温度下，反应的平衡常数K=

 

；
③假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高CO转化率的是

 

A．选用更有效的催化剂B．恒容下充入Ar
C．适当降低反应体系的温度D．缩小容器的体积．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的影响因素,氨的化学性质

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,氮族元素

分析：（1）氨气与氧气在催化剂加热的条件下生成NO与水；在二氧化氮中通入过量的空气，然后用水吸收生成硝酸；
（2）根据盖斯定律构造目标热化学方程式；
①根据v=

△c

△t

计算v（NO），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（CO）；
②由表中数据可知，3s到达平衡，根据三段式计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式计算；
③提高CO转化率，应改变条件使平衡向正反应方向移动，结合平衡移动原理分析解答．

解答： 解：（1）氨气与氧气在催化剂加热的条件下生成NO与水，反应方程式为4NH₃+5O₂

催化剂 .

高温高压

4NO+6H₂O；
尽可能多地实现

+4

N

向

+5

N

的转化，可以在二氧化氮中通入过量的空气，然后用水吸收生成硝酸，
故答案为：4NH₃+5O₂

催化剂 .

高温高压

4NO+6H₂O；在二氧化氮中通入过量的空气，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
根据盖斯定律，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，热化学方程式为2CO（g）+2NO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746kJ?mol^-1，
故答案为：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），速率之比等于化学计量数之比，故v（CO）=v（NO）=4.25×10^-3mol/（L．s），
故答案为：4.25×10^-3mol/（L．s）；
②由表中数据可知，3s到达平衡，平衡时NO的浓度为1.00×10^-4mol/L，则△c（NO）=1.00×10^-3mol/L-1.00×10^-4mol/L=9.00×10^-4mol/L，则：
               2CO（g）+2NO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）
开始（mol/L）：1×10^-3   0       0  
变化（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
故该温度下，反应的平衡常数K=

(9×10-4)2×4.5×10-4

(2.7×10-2)2×(1×10-4)2

=50，
故答案为：50；
③A．选用更有效的催化剂，不影响平衡移动，CO的转化率不变，故A错误；
B．恒容下充入Ar，反应混合物各组分的浓度不变，平衡不移动，CO的转化率不变，故B错误；
C．正反应为放热反应，适当降低反应体系的温度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故C正确；
D．缩小容器的体积，压强增大，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故D正确，
故选CD．

点评：本题考查热化学方程式书写、化学反应速率计算、化学平衡常数计算、化学平衡影响因素等，难度中等，注意基础知识的积累掌握．