Question

【题目】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）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1 L的密闭容器中充入0.010 mol NO和0.005 mol O2，反应过程中NO的浓度随时间变化如下图所示。

① 2 min内，v(O2) =______mol/(L·min)

② 800℃时，该反应的化学平衡常数数值为_______。

③ 已知：ⅰ．

ⅱ．N2(g) + 2O2(g) === 2NO2(g) ΔH = + 68 kJ·mol－1

结合热化学方程式，说明温度对于NO生成NO2平衡转化率的影响：________________。

（3）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）。请写出电解过程中NO转化为硝酸的电极反应式：_____。

Answer 1

【答案】 4NH3 + 5O24NO + 6H2O 1.25×10-3 400 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NO和H2O ,方程式为：4NH3 + 5O24NO + 6H2O

（2）①v(NO)= （0.010 mol/L - 0.005 mol/L） /2min=2.5×10-3 mol/(L·min)，根据物质的速率比等于掐化学计量数之比可得到v(O2) =1.25×10-3 mol/(L·min)；

② 该反应2min时已达平衡，平衡时NO的浓度为0.0050.005 mol/L，其浓度减小0.005 mol/L，根据化学计量数之比可知平衡时NO2的浓度为 0.005 mol/L ，O2的平衡浓度为0.005-0.005/2=0.0025（mol/L ），所以该温度下该反应平衡常数K= c2(NO2)/c2(NO)*c(O2)=0.0052/0.0052 *0.0025=400。 ③根据ⅰ可写出N2与O2生成NO的热化学方程式：N2(g)+O2（g）=2NO（g）ΔH=+945+(+498)-2×630=+183(kJ·mol－1)，又根据ⅱ N2(g) + 2O2(g) === 2NO2(g) ΔH = + 68 kJ·mol－1，后一个方程式减去前一个方程式得：2NO(g) ＋ O2(g) 2NO2(g) ΔH=－115 kJ·mol－1，正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NO生成NO2平衡转化率降低。

（3）电解池左侧生成H2，可知左侧发生H+得到电子的还原反应，左侧为阴极。则右侧为阳极发生NO失去电子的氧化反应，电解质为酸性溶液，根据电极方程式的书写可写出：NO — 3e－+ 2H2O === NO3－ + 4H+