Question

工业上常用氨氧化法生产硝酸，其生产过程包括氨的催化氧化（催化剂为铂铑合金丝网）、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸．请回答下列问题：
（1）氨催化氧化反应在一定温度下（水为气体）为正反应放热的可逆反应，写出该反应的化学方程式

 

和平衡常数表达式K=

 

，若升高温度，则K的值

 

（填“增大”“减小”或“不变”）．
（2）为了提高NH₃的转化率，可以采取

 

．
a．减小压强b．增大反应物浓度c．使用催化剂d．降低温度e．及时分离出NH₃
（3）原料气中空气必须过量，其主要原因是

 

．
（4）将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是

 

．
（5）水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应，其化学方程式为

 

，
为了提高水对二氧化氮的吸收率，可采取的措施为

 

（答2项）．

Answer 1

分析：（1）在一定条件下氨气与氧气反应生成一氧化氮和水；化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写；该反应正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动；
（2）反应为4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O△H＜0，提高NH₃转化率，应使平衡向正反应方向移动，结合方程式的特点和影响化学平衡的条件解答；
（3）化学平衡移动原理：增大一种反应物的量可以使化学平衡向正向移动，并能增大另一种反应物的转化率和生成物的产率；
（4）氨的催化氧化的催化剂是将铂铑合金做成薄丝网，这样能增大单位质量的催化剂与反应物的接触面积；
（5）二氧化氮被水吸收生成硝酸和一氧化氮，该反应是放热反应，根据平衡移动原理选择平衡向右移动的措施．

解答：解：（1）氨催化氧化的产物是一氧化氮和水，是工业生产硝酸获得一氧化氮的一步反应，化学方程式为4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O；
化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，故：4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O的平衡常数K=

C4(NO)C6(H2O)

C4(NH3)C5(O2)

；
该反应正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，所以K值减小；
故答案为：4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O；

C4(NO)C6(H2O)

C4(NH3)C5(O2)

；减小；
（2）4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O，正反应为放热反应，正反应为体积增大的反应，
a．减小压强，平衡向体积增大的方向移动，向正反应进行，氨气的转化率增大，故a正确；
b．增大反应物氧气的浓度，平衡向正反应方向移动，氨气的转化率增大，故b正确；
c．使用催化剂平衡不移动，NH₃转化率不变，故c错误；
d．降低温度平衡向放热的方向移动，即正反应方向移动，NH₃转化率提高，故d正确；
e．及时分离出NH₃平衡逆向移动，NH₃转化率降低，故e错误；
故选abd；
（3）根据化学平衡移动原理：增加原料气中空气的量，即加大了氧气的量可以使平衡向右移动，提高氨的转化率和一氧化氮的生成率，
故答案为：提高氨的转化率和一氧化氮的生成率；
（4）在氨催化氧化时，将铂铑合金做成薄丝网，可以增大单位质量的催化剂与反应物的接触面积，让反应更充分，
故答案为：增大单位质量的催化剂与反应物的接触面积；
（5）水吸收二氧化氮生成硝酸的反应为3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，该反应放热，可以使平衡向右移动的方法是：加压、降温或及时把生成的硝酸移走，
故答案为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；加压、降温（及时移走生成的硝酸）．

点评：本题主要考查了平衡常数的书写，外界条件对平衡的影响，注意外界条件对化学平衡的影响，注意平衡常数的书写方法，题目难度中等．