Question

NH₃经一系列反应可以得到HNO₃，如下图所示。

（1）I中，NH₃和O₂在催化剂作用下反应，其化学方程式是_____________________。
（2）II中，2NO（g）+O₂2NO₂(g)。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（P₁、P₂）下温度变化的曲线（如右图）。

①比较P₁、P₂的大小关系：________________。
②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是________________。
（3）III中，降低温度，将NO₂（g）转化为N₂O₄（l），再制备浓硝酸。
①已知：2NO₂（g） N₂O₄（g）△H₁       
2NO₂（g） N₂O₄（l）△H₂      
下列能量变化示意图中，正确的是（选填字母）_______________。

②N₂O₄与O₂、H₂O化合的化学方程式是_________________。
（4）IV中，电解NO制备 NH₄NO₃，其工作原理如右图所示，为使电解产物全部转化为NH₄NO₃，需补充物质A，A是_____________，说明理由：________________。

Answer 1

（1）4NH₃+5O₂4NO+6H₂O；
（2）①P₁＜P₂；
②减小；
（3）①A；
②2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（4）氨气；根据反应8NO+7H₂O3NH₄NO₃+2HNO₃，电解产生的HNO₃多

解析试题分析：（1）氨气和氧气在催化剂作用下发氧化还原反应，生成NO和水，化学方程为4NH₃+5O₂4NO+6H₂O；
（2）①该反应的正反应为气体物质的量减小的反应，其他条件不变时，增大压强，平衡向气体物质的量减小的方向移动，即向正反应方向移动，即压强越高，NO的平衡转化率越大，根据图示知，相同温度下，压强P₁时NO的转化率＜P₂时NO的转化率，故P₁＜P₂；
②其他条件不变时，升高温度，平衡向着吸热反应方向移动，又根据图示知，相同压强下，随着温度的升高，NO的转化率降低，即升高温度，平衡向逆反应方向移动，故逆反应方向为吸热反应，则正反应方向是放热反应，则随着温度的升高，该反应的平衡常数减小；
（3）①  
2NO₂（g） N₂O₄（g）△H₁       ①
2NO₂（g） N₂O₄（l）△H₂      ②
根据盖斯定律：①-②得
N₂O₄（g） N₂O₄（l） △H₃=△H₁-△H₂，一般来说，物质由气态变为液态，放出热量，即△H₃=△H₁-△H₂＜0，即△H₁＞△H₂，由降低温度，将NO₂转化为N₂O₄，可知该反应为放热反应，即0＞△H₁＞△H₂，即反应物2NO₂（g）的总能量大于生成物N₂O₄（g）和N₂O₄（l）的总能量，且前者放出的热量小，故答案为A；
②N₂O₄与氧气、水反应生成硝酸，化学方程式为：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（4）电解NO制备硝酸铵，阳极反应为：NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，阴极反应为：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O，从两极反应可看出若要使电子得失守恒，阳极产生的NO₃^-的量大于阴极产生的NH₄⁺的量，总反应为8NO+7H₂O3NH₄NO₃+2HNO₃，故应补充适量的氨气。
考点：本题考查氨的催化氧化反应、化学平衡、化学反应中的能量变化、电解知识等内容。