Question

【化学与技术】

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                   ；

（2）连接好装置后，首先进行的操作是             ；

（3）通入a气体的目的是             ；

（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             。

（5）已知：温度低于21.15℃时，NO₂几乎全部转变为N₂O₄，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        ；

（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=    ，若NO₂起始浓度为2mol/L，相同条件下，NO₂的最大转化率为     。

Answer

（1）4NH3+5O24NO+6H2O

（2）检验装置的气密性

（3）提高NO2的转化率

（4）2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2

（4）2N2O4+O2+2H2O=4HNO3

（6）1/2    50%

【解析】（1）氨气的催化氧化反应方程式为：4NH3+5O24NO+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。

（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。

（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

（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

（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

  X=1    NO2的最大转化率=1/2×100%=50%