Question

游离态的氮经一系列转化可以得到硝酸，如下图所示。

(1)NH₃和O₂在催化剂作用下反应，其化学方程式是______________。

(2)NO₂→HNO₃反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________________。

(3)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0.010molNO和0.005molO₂，反应过程中NO的浓度随时间变化如下图所示。

①2min内，v(O₂)=________mol/(L·min)

②800℃时，该反应的化学平衡常数为__________。

③判断该反应达到平衡的依据是（写出2条即可）____________。

④已知：ⅰ.

ⅱ.N₂(g)+2O₂(g)=2NO₂(g)  ΔH=+68kJ·mol^-1，写出NO生成NO₂热化学方程式_____________，温度对于NO生成NO₂平衡转化率的影响是：___________________。

(4)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，装置如图所示（均为石墨电极）。请写出电极过程中NO转化为硝酸的电极反应式：______________。

Answer

4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 1:2 1.25×10-3 400 体系压强不变、各物质浓度不变、各物质体积分数不变等等。 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH = -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 NO-3e- + 2H2O === NO3- + 4H+

【解析】（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 4NO + 6H2O；（2）NO2溶于水生成硝酸和NO：3NO2+H2O=2HNO3+NO，其中NO是还原产物，硝酸是氧化产物，则反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2；（3）①由图象可知用NO浓度的变化计算反应速率 v（NO）=(0.010mol/L−0.005mol/L)/2min=0.025mol/（L•min），则v（O2）=1/2v（NO）=1.25×10-3mol/（L•min）；②

2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g）

起始浓度（mol/L） 0.01 0.005 0

平衡浓度（mol/L） 0.005 0.0025 0.005

则k=c2(NO2)/c2(NO)·c(O2)=0.0052/0.0052×0.0025=400；

③在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。该反应是体积减小的可逆反应，所以判断该反应达到平衡的依据有：体系压强不变、各物质浓度不变、各物质体积分数不变等。④i．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，则盖斯定律ii-i得到2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H=-115 kJ/mol。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；（4）电解过程中NO在阳极失去电子转化为硝酸的电极反应式为NO-3e- +2H2O＝NO3- + 4H+。