Question

工业上以氨气为原料（铂铑合金网为催化剂）催化氧化法制硝酸的过程如下：
（1）已知反应一经发生，铂铑合金网就会处于红热状态．写出氨催化氧化的化学方程式：______△4NO+6H₂O

Answer

（1）在一定条件下氨气与氧气反应生成一氧化氮和水；平衡常数，对于吸热反应，随着温度的升高，K增大，对于放热反应，随着温度的升高，K减小；
（2）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减，反应热也处于相应的系数进行相应的加减，求解；（3）
①根据化学平衡状态的特征分析，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、质量、体积分数以及百分含量不变；
②平衡常数的大小与只与温度有关，与浓度、压强、催化剂无关；
【解析】
（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反应，化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O．平衡常数K=，已知反应一经发生，铂铑合金网就会处于红热状态．可知反应是放热反应，随着温度的升高，K减小，故答案为：4NH3+5O24NO+6H2O，减小；
（2）已知：
①2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=a kJ•mol-1
②N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=b kJ•mol-1
③H2O（l）=H2O（g）△H=c kJ•mol-1
则反应2NO2（g）+4H2（g）=N2（g）+4H2O（l）的△H，由盖斯定律可知，①×2-②-4×③得△H=（2a-b-4c）kJ/mol，故答案为：（2a-b-4c）kJ/mol；
（3）①A．反应平衡时各物质的浓度是否相等，取决于起始时各物质的量的关系和转化的程度，故A错误；
B．反应达到平衡时，正逆反应速率相等，3v正（N2）=v逆（H2），v正（N2）表示消耗N2的速率，v逆（H2）表示生成H2的速率，且v正（N2）：v逆（H2）=1：3，充分说明向两个相反方向进行的程度相当，故B正确；
C．该反应是反应前后气体体积有变化的反应，所以达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，该容器中的压强不再变化时，反应达到平衡状态，故C正确；
D．根据质量守恒，反应前后混合气体的质量不变，容器的体积不变，所以混合气体的密度始终不变，不能证明该反应是否达到平衡状态，故D错误；
E．无论反应是否达到平衡状态，只要断裂1mol N≡N键断裂同时，就断裂3molH-H键，故E错误；故选B、C；
②5分钟后反应达平衡时，n（N2）=1mol，n（H2）=1mol，n （NH3）=1mol，
设参加反应的氮气的物质的量为x，则参加反应的氢气的物质的量为3x，则
  N2 +3H2 ⇌2NH3
1     3        2
x     3x      2mol   
x=1mol，反应速率V（N2）═=0.1mol/（L•min），平衡时的浓度分别为c（N2）=0.5mol/L、c（H2）=0.5mol/L，c （NH3）=1mol/L，则平衡常数K==16；上述平衡体系中的混合气体的浓度增大1倍，相当于缩小体积，则压强增大，化学平衡正向移动，即向右移动；化学平衡常数只与温度有关，与物质的浓度无关；故答案为：0.1mol/（L•min），16，向右，不变；