Question

氨的催化氧化是工业制硝酸的重要反应，500°C，其反应方程式为：4NH₃(g) +5O₂(g)⇌4NO(g)+6H₂O(g)+Q，完成下列填空：

(1)如果要提高上述反应的反应速率，可以采取的措施是___________________

a.减压         b.增加NH₃的浓度   c.升温     d.将水液化移走

(2)在500℃时，在2L密闭容器中加入10mol NH₃、10mol O₂，上述可逆反应达到平衡，过程如图所示，在a时刻改变反应条件，重新达到平衡，该改变的条件可能是____________，比较b时刻与c时刻反应氨的转化率大小(填“>”或“<”)b____c。其它条件不变，c时刻加压后，若平衡正向移动，其原因可能是____________，若在d时刻重新达到平衡，请在图中画出c到d的相关变化图像________。

(3)工业上以氨和空气为原料生产硝酸，请画出硝酸工业的物质流程图________

(4)氨中氮元素原子最外层电子排布的轨道表达式是______________，短周期元素原子所形成的与N^3-电子排布相同的离子所对应的原子的半径从大到小的排列顺序为 _______________。其中非金属元素形成的氢化物的稳定性由强到弱为的顺序为(用化学式表示)_____________。

(5)已知NH₃与N₂H₄都是氮的氢化物，N₂H₄的电子式是 __________________。NH₃与N₂H₄都具有还原性，可以与其它强氧化剂反应，例如在一定条件下，氨可以被双氧水氧化为游离态氮，写出该反应的化学方程式 ______________

Answer

bc 升温或加压 < 可能加压后水被液化 Na>Mg>Al>O>F HF>H2O>NH3 2NH3+3H2O2 =N2+ 6H2O

【解析】

(1)根据影响反应速率的因素有温度、浓度、压强、催化剂以及接触面积等等进行分析；
(2)该反应为正反应气体体积增大的放热反应，a时刻后平衡逆向移动，且正逆反应速率都增大，说明改变的条件是加压或升温； b时刻到c时刻，平衡正向移动；c时刻后加压平衡正向移动，说明反应物气体物质的量高于生成物； c时刻到d时刻，加压正逆反应速率都增大且正反应速率大于逆反应速率；
(3)工业上以氨和空气为原料生产硝酸，首先是氨的催化氧化生成NO，NO再被空气氧化生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸和NO，NO循环使用，据此画出硝酸工业的物质流程图；

 (4) N原子最外层5个电子，分别排布在2s和2p上； N 3-离子核外电子数为10， 能够形成10电子离子的原子有Na、Mg、Al、O、F，据已知的电子层数和质子数判断原子半径大小；元素的非金属性越强，其对应氢化物越稳定；

 (5) N原子最外层5个电子，有3个电子分别与N原子和2个H原子形成共价键；据原子守恒和得失电子守恒书写方程式。

(1)a. 减压反应速率减慢，故a不符合题意；

b.增加NH3的浓度反应速率加快，故b符合题意； 

c.升温反应速率加快，故c符合题意；
d.将水液化移走,  降低了浓度，反应速率减慢，故d不符合题意；

故答案为： bc；
(2)由4NH3(g) +5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g)+Q可知，该反应为正反应气体体积增大的放热反应，a时刻后平衡逆向移动，且正逆反应速率都增大，说明改变的条件是加压或升温；b时刻到 c时刻，平衡正向移动，反应物转化率增大，c时刻后加压平衡正向移动，说明反应物气体物质的量高于生成物，可能是水加压被氧化； c时刻到d时刻，加压正逆反应速率都增大且正反应速率大于逆反应速率，据此画图为， 故答案为：升温或加压；<；可能加压后水被液化；；
(3)工业上以氨和空气为原料生产硝酸首先是氨的催化氧化生成NO，NO再被空气氧化生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸和NO，NO循环使用，据此画出硝酸工业物质流程图为：，故答案：； 

(4)N原子最外层5个电子，分布在2s和2p上，最外层电子排布式为：；N3-离子核外电子数为10，能够形成10电子离子的原子有Na、Mg  Al、O、  F，据已知的电子层数和质子数判断原子半径大小，电子层数越多，原子半径越大；相同电子层时，质子数越多，原子半径越小即Na>Mg>Al>0>F；元素的非金属性越强，其对应氢化物越稳定，N、 O、F非金属性依次增强，所以其氢化物稳定性HF > H2O> NH3，故答案为： ；Na>Mg>Al>O>F；HF>H2O>NH3；
(5)N原子最外层5个电子，有3个电子分别与N原子和2个H原子形成共价键，电子式为，;氨被双氧水氧化为游离态氮，每1mol氨失3mol电子，H2O2得电子生成H2O，每1mol得2mol电子，所以氨分子和过氧化氢分子化学计量数之比为2:3，再据原子守恒书写化学方程式为：2NH3+3H2O2 =N2+ 6H2O，故答案：；2NH3+3H2O2 =N2+ 6H2O。