Question

2．游离态的氮经一系列转化可以得到硝酸，如图1所示．

（1）NH₃和O₂在催化剂作用下反应，其化学方程式是4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$ 4NO+6H₂O．
（2）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）是制造硝酸的重要反应之一．在800℃时，向容积为1L的密闭容器中充入0.010mol NO和0.005mol O₂，反应过程中NO的浓度随时间变化如图2所示．
①2min内，v（O₂）=1.25×10^-3mol/（L•min）
②800℃时，该反应的化学平衡常数数值为400．
③已知：ⅰ．

ⅱ．   N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+68kJ•mol^-1
结合热化学方程式，说明温度对于NO生成NO₂平衡转化率的影响：温度升高，平衡向逆反应方向移动，NO转化为NO₂的平衡转化率降低．
（3）电解法处理含氮氧化物废气，可以回收硝酸．实验室模拟电解法吸收NO，装置如图3所示（均为石墨电极）．
请写出电解过程中NO转化为硝酸的电极反应式：NO-3e^-+2H₂O═NO₃^-+4H⁺．

Answer 1

分析 氮气和氢气合成氨，氨气催化氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，
（1）NH₃和O₂在催化剂作用下反应生成一氧化氮和水；
（2）①结合图象NO浓度的变化计算v（NO），结合反应速率之比等于化学计量数之比计算v（O₂）；
②计算各物质的平衡浓度，结合K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）c（{O}_{2}）}$计算；
③结合能量变化书写和计算反应的热化学方程式，与ii通过盖斯定律计算得到2NO+O₂=2NO₂反应的热化学方程式分析判断；
（3）一氧化氮失电子生成硝酸，结合电荷守恒和原子守恒配平书写电极反应；

解答 解；（1）NH₃和O₂在催化剂作用下反应生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$ 4NO+6H₂O，
故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$ 4NO+6H₂O；
（2）①由图象可知NO浓度的变化计算v（NO）=$\frac{0.010mol/L-0.005mol/L}{2min}$=0.025mol/（L•min），则v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=1.25×10^-3mol/（L•min），
故答案为：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
则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，
故答案为：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
则盖斯定律ii-i得到2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-115 kJ•mol^-1，温度升高，平衡向逆反应方向移动，NO转化为NO₂的平衡转化率降低，
故答案为：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-115 kJ•mol^-1，温度升高，平衡向逆反应方向移动，NO转化为NO₂的平衡转化率降低；
（3）电解过程中NO转化为硝酸的电极反应式为：NO-3e^-+2H₂O═NO₃^-+4H⁺，
故答案为：NO-3e^-+2H₂O═NO₃^-+4H⁺；

点评 本题考查了物质制备、化学反应速率和平衡常数的计算、热化学方程式书写、电解原理等知识点，题目难度中等．