Question

（14分）硝酸是一种重要的化工原料，工业上生产硝酸的主要过程如下：

（1）以N2和H2为原料合成氨气: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＜0，一定温度下，在密闭容器中充入1molN2和3molH2发生反应。若容器容积恒定，达到平衡状态时，容器内的压强是原来的，则N2的转化率a1=_______；若容器压强恒定，达到平衡状态时，N2的转化率为a2，则a2______a1（填“＞”、“＜”或“=”）。

（2）以氨气、空气为主要原料制硝酸：

①NH3被氧气催化氧化生成NO的反应的化学方程式是___________________________________；

②在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO（g）+O2（g）2NO2（g）△H＞0 该反应的反应速率（v）随时间（t）变化的关系如图所示,若t2、t4时刻只改变一个条件，下列说法正确的是（填选项序号）_______________；

a．在t1～t2时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态

b．在t2时，采取的措施一定是升高温度

c．在t3～t4时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态

d．在t0～t5时，容器内NO2的体积分数在t3时值的最大

③向容积相同、温度分别为T1和T2的两个密闭容器中分别充入等量NO2发生反应：

2NO2(g)N2O4(g) △H＜0，恒温恒容下反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分含量分别为a1、a2，已知T1＜T2，则a1_______a2

A．大于 B．小于 C．等于 D．以上都有可能

（3）硝酸厂常用如下2种方法处理尾气：

①催化还原法：催化剂存在时用H2将NO2还原为N2；

已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=﹣483.5kJ/mol 、N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+133kJ/mol

则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是_________________________；

②碱液吸收法：用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2，若每9.2gNO2和Na2CO3溶液反应时转移电子数为0.1mol，则反应的离子方程式是__________________________________。

Answer 1

（14分，每空2分）

（1）12.5%；＞； （2）①4NH3+5O24NO+6H2O；②ad；③D；

（3）①4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣1100kJ/mol；

②2NO2+CO32﹣=NO3﹣+NO2﹣+CO2

【解析】

试题分析：（1）根据三段式 N2+3H2 2NH3

开始物质的量（mol）1 3 0

变化物质的量（mol）n 3n 2n

平衡物质的量（mol）1-n 3-3n 2n

根据压强和物质的量成正比，（1+3）：（1-n+3-3n+2n）=16：15，解得n=0.125mol, 则N2的转化率a1=(0.123×3)÷3×100%=12.5%,若容器压强恒定，随着反应的进行，气体分子数不断减少，达到平衡状态时，气体体积减小，相当于在恒容条件下加压，平衡正向移动，氮气的转化率增大，则转化率a2大于a1。

（2）①NH3被氧气催化氧化生成NO和水，在根据化合价升降相等配平，该反应的化学方程式是4NH3+5O24NO+6H2O

②a．该反应是气体体积减小的可逆反应，压强随着减小，达到平衡时，压强保持不变，则在t1～t2时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态，正确；b．升高温度，V (正)、V (逆)都增大，平衡逆向移动，V (逆)增幅达，在t2时，采取的措施不是升高温度，错误；c．在恒容、密闭容器中，密度始终不变，在t3～t4时，不能依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态，错误；d．该图像改变的条件均能使平衡正向移动，所以在t0～t5时，容器内NO2的体积分数在t5时值的最大，正确；选ad。

③升高温度平衡向逆反应方向进行，平衡时二氧化氮的含量增大，温度越高反应速度越快，到达平衡时时间越短，由pV=nRT可知，两个容器中的压强相等时，a1=a2，若P1＞P2，a1＞a2，若P1＜P2，a1＜a2，则以上都有可能，选D。

（3）①根据盖斯定律，一式×2-二式，得-483.5×2-133=﹣1100kJ/mol，则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣1100kJ/mol；

②9.2g NO2 的物质的量为9.2/46=0.2mol，反应中只有NO2 中氮元素化合价发生变化，有NO3-生成，0.2molNO2转移电子的物质的量是0.1mol,生成的NO3-的物质的量为0.1/(5-4)=0.1mol，解得x=+3，故还原产物为NO2-，且生成的NO3-和NO2-物质的量之比为1:1，同时反应生成CO2 ，二氧化氮和碳酸钠溶液反应的离子反应方程式为：2NO2+CO32﹣=NO3﹣+NO2﹣+CO2。

考点：考查化学平衡的计算，热化学方程式的书写以及离子方程式的书写等知识。，