Question

工業(yè)制硝酸的主要反應是4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-akJ/mol（a＞0）
（1）如圖將4molNH₃和5molO₂放入容器中，達到平衡時，放出熱量0.8a kJ，則反應時轉移的電子數(shù)為

 

mol．
（2）若其他條件不變，下列關系圖中錯誤的是

 

（選填序號）

（3）t℃時，在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應，容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度如下表

濃度 時間	c（NH3）	c（O2）	c（NO）	c（H2O）
起始	4.0	5.4	0	0
第2min	3.2	1	0.8	1.2
第4min	2.0	3.0	2.0	3.0
第6min	2.0	3.0	2.0	3.0

①反應在第2min到第4min時，反應速率v（O₂）=

 

．
②第2min時改變了條件，改變的條件可能是

 

．
A．升高溫度B．使用了催化劑C．減小壓強D．增加了生成物
③在相同的溫度下，起始向容器中加入NH、O₂、NO和H₂O（g）的濃度都為1mol/L，則該反應將向

 

方向進行（填“正反應”、“逆反應”、“不移動”）．
（4）工業(yè)上用水吸收二氧化氮生產(chǎn)硝酸，生成的氣體經(jīng)過多次氧化、吸收的循環(huán)操作使其充分轉化為硝酸（假定上述過程中無其他損失），現(xiàn)有一定量的NO₂經(jīng)過

 

次循環(huán)操作后，才能使95%以上的NO₂轉化為HNO₃．
（5）成品硝酸的濃度為60%～70%，為了制濃硝酸，常用Mg（NO₃）₂作吸水劑，然后進行蒸餾，不用CaCl或MgCl₂作吸水劑的原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)轉移電子和放出熱量之間的關系式計算；
（2）A．升高溫度，正逆反應速率都增大，反應達到平衡的時間縮短，平衡向吸熱反應方向移動；
B．增大壓強，正逆反應速率都增大，反應達到平衡的時間縮短，平衡向氣體體積減小的方向移動；
C．升高溫度，正逆反應速率都增大，反應達到平衡的時間縮短，平衡向吸熱反應方向移動；
D．使用催化劑加快反應速率，縮短反應到達平衡的時間，但平衡不移動；
（3）①先根據(jù)v=

△C

△t

計算一氧化氮的反應速率，再根據(jù)同一可逆反應中，同一時間段內(nèi)，各元素的反應速率之比等于其計量數(shù)之比確定氧氣的反應速率；
②先分析圖表，再根據(jù)外界對化學平衡的影響分析；
③根據(jù)濃度商與化學平衡常數(shù)的相對大小判斷移動方向；
（4）根據(jù)等比數(shù)列計算前n項和，再根據(jù)其轉化率公式計算；
（5）鹽酸易揮發(fā)導致硝酸中含有氯化氫．

解答：解：（1）將4molNH₃和5molO₂放入容器中，達到平衡時，放出熱量0.8akJ，根據(jù)氧氣和放出熱量的關系式知，參加反應的氧氣的物質(zhì)的量=

0.8kJ×5mol

1kJ

=4mol，根據(jù)氧氣和轉移電子之間的關系式得，轉移電子的物質(zhì)的量=

4mol×20mol

5mol

=16mol，故答案為：16；
（2）A．升高溫度，正逆反應速率都增大，反應達到平衡的時間縮短，平衡向吸熱反應方向移動，氨氣的含增大，故A錯誤；
B．增大壓強，正逆反應速率都增大，反應達到平衡的時間縮短，平衡向氣體體積逆反應方向移動，則一氧化氮的含量減少，故B正確；
C．升高溫度，正逆反應速率都增大，反應達到平衡的時間縮短，平衡向逆反應方向移動，則水的含量減少，故C錯誤；
D．使用催化劑加快反應速率，縮短反應到達平衡的時間，但平衡不移動，則氧氣的含量不變，故D正確；
故選AC；
（3）①反應在第2min到第4min時，反應速率v（NO）=

2.0-0.8

2

mol/(L．min)=0.6mol/（L．min），同一可逆反應中，同一時間段內(nèi)，各元素的反應速率之比等于其計量數(shù)之比確定氧氣的反應速率，則v（O₂）=

0.6×5

4

mol/（L．min）=0.75mol/（L．min），故答案為：0.75mol/（L．min）；
②根據(jù)生成物第2min及第4min時物質(zhì)的量濃度的變化量知，第2min到第4min時反應速率增大，且平衡向正反應方向移動，則第2min時改變了條件，升高溫度或使用催化劑，故選AB；
③第6min時，各種物質(zhì)的濃度不變，說明該反應達到平衡狀態(tài)，化學平衡常數(shù)K=

(2.0)4．(3.0)6

(2.0)4．(3.0)5

=3.0，
Q=

14．16

14．15

=1＜3，則平衡向正反應方向移動，故答案為：正反應；
（4）設起始時NO₂物質(zhì)的量為1 mol，經(jīng)過n次循環(huán)后生成HNO₃的物質(zhì)的量為：Sn=

2

3

+

2

3

×

1

3

+

2

3

×(

1

3

)2+??????+

2

3

×（

1

3

）^n-1，經(jīng)等比數(shù)列求和得Sn=

2 3 [1-( 1 3 )n]

1- 1 3

=1-（

1

3

）ⁿ，因此，NO₂→HNO₃轉化率為

1-( 1 3 )n

1

×100%，

1-( 1 3 )n

1

×100%=95%，因此，n=2.6≈3，要經(jīng)過3次循環(huán)操作才能使95%的NO₂轉化為HNO₃，
故答案為：3；
（5）防止生成易揮發(fā)的HCl混入硝酸中，導致得到的硝酸不純，故答案為：防止生成易揮發(fā)的HCl混入硝酸中．

點評：本題考查了化學平衡的影響因素、氧化還原反應等知識點，涉及等比數(shù)列的運用，結合數(shù)學知識來分析解答，難點是計算循環(huán)次數(shù)及反應方向的判斷，難度中等．