Question

（2010?朝阳区一模）工业上以氨气为原料制备硝酸的过程如图1所示：

某课外小组模拟上述部分过程设计了如图2所示实验装置制备硝酸（所有橡胶制品均已被保护）．
（1）工业上用氨气制取NO的化学方程式是

4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O

．
（2）连接好装置后，首先进行的操作是

检验装置的气密性

．
（3）通入a气体的目的是

提高NO₂的转化率

．
（4）盛有Na₂CO₃溶液的烧杯为尾气处理装置，该装置中发生反应的化学方程式是2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+

NaNO₃

+

CO₂

（5）已知：温度低于21.15℃时，NO₂几乎全部转变为N₂O₂．工业上可用N₂O₄与水反应来提高硝酸产率．N₂O₄与a气体在冷水中生成硝酸的化学方程式是

2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃

．
（6）一定条件下，某密闭容器中N₂O₄和NO₂的混合气体达到平衡时，c（NO₂）=0.500mol/L，c（N₂O₄）=0.125mol/L．则2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常数K=

1

2

．若NO₂起始浓度为2mol/L，相同条件下，NO₂的最大转化率为

50%

．

Answer 1

分析：（1）氨气的催化氧化；
（2）连接好装置后先要检验装置的气密性；
（3）通入氧气可以提高二氧化氮的转化率；
（4）根据元素守恒和得失电子守恒分析；
（5）根据元素守恒和得失电子守恒分析；
（6）根据平衡常数表达式计算．

解答：解：（1）氨气的催化氧化反应方程式为：4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O，故答案为；4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O；
（2）连接好装置后先要检验装置的气密性，当装置气密性良好才能进一步进行实验，故答案为：检验装置的气密性；
（3）二氧化氮通入水中会生成硝酸和一氧化氮，再通氧气可以使一氧化氮转化为二氧化氮从而提高了NO₂的转化率，故答案为：提高NO₂的转化率；
（4）根据元素守恒和得失电子守恒分析，2NO₂和水反应生成硝酸，硝酸与碳酸钠反应生成硝酸钠和二氧化碳，其反应方程为：2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂，故答案为：NaNO₃ 、CO₂；
（5）根据元素守恒和得失电子守恒分析，N₂O₄与水和氧气反应生成硝酸，反应方程式为：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃，故答案为：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（6）根据平衡常数表达式计算，K=

c(N2O4)

c2(NO2)

=

1

2

；
设反应的NO₂为xmol/L
          2NO₂（g）?N₂O₄（g）
起始浓度：2mol/L       0
反应浓度：x          

1

2

x
平衡浓度：2-x        

1

2

x
则   K=

1 2 x

(2-x)2

=

1

2

   所以x=1，NO₂的最大转化率=

1

2

×100%=50%，故答案为：

1

2

；50%．

点评：本题考查了氨的催化氧化，基本实验操作，化学平衡常数等，题目难度一般．