Question

【題目】硝酸工業(yè)與合成氨工業(yè)密切相關(guān)，氨氧化法是工業(yè)生產(chǎn)中制取硝酸的主要途徑，其主要流程如圖：

I. 在一容積為2L的密閉容器內(nèi)加入2molN2和6molH2，在一定條件下合成氨氣，已知N2(g)+3H2(g)2NH3 △H<0。反應(yīng)中NH3的物質(zhì)的量濃度的變化情況如圖所示

（1）根據(jù)圖示，計算從反應(yīng)開始到第4分鐘達到平衡時，平均反應(yīng)速率υ(N2)為______

（2）達到平衡后，第5分鐘末，若保持其它條件不變，只改變反應(yīng)溫度，則NH3的物質(zhì)的量濃度不可能為________(填序號)。

a. 0. 8mol/L b.1.0mol/L. c.1.2mol/L d. 2. mol/L

（3）達到平衡后，第5分鐘末，若保持其它條件不變，只把容器的體積縮小，新平衡時NH3的濃度恰好為原來的2倍，則新體積_________(選填“大于”“等于”或“小于”)二分之一倍的原體積。

Ⅱ.某小組同學(xué)欲探究由NH3制取HNO3的過程，設(shè)計按如圖所示裝置進行試驗。

（1）A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________。

（2）B裝置制備的物質(zhì)為_________________。(填序號)

A . NH3 B Cl2 C.O2 D. HCl

（3）該實驗中能夠證明有二氧化氮產(chǎn)生的現(xiàn)象為_______________________。

（4）已知E中裝有2mol/L的硫酸150mL和足量銅片，若E中出現(xiàn)溶液變藍色的現(xiàn)象，所有反應(yīng)的銅均轉(zhuǎn)化為CuSO4，則至少需要產(chǎn)生標況下_______L氨氣(假設(shè)各步反應(yīng)均完全進行)。

Answer 1

【答案】0.125mol·L1·min1 bd 大于 Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2 + 2NH3↑+2H2O C D中出現(xiàn)紅棕色氣體 4.48

【解析】

Ⅰ．(1)4分鐘達平衡時由圖可知c(NH3)=1.0mol/L，則4分鐘內(nèi)N2的濃度變量為0.5mol/L，所以υ(N2)=0.125mol·L1·min1；

(2)由于反應(yīng)不能完全進行，所以NH3的物質(zhì)的量濃度不可能為2.0mol/L，無論是升溫還是降溫反應(yīng)平衡均將移動，所以不能為1.0mol/L。選擇bd兩個選項。

(3)假設(shè)改變?nèi)萜鞯捏w積，平衡不移動，則要使NH3的濃度恰好為原來的2倍，容器體積將縮小為原來的1/2，但是該反應(yīng)正向為氣體體積縮小的反應(yīng)，容器的體積縮小后平衡將正向移動，所以縮小后體積將大于原體積的1/2。

Ⅱ．(1)由于干燥氨氣只能選擇堿石灰，所以A裝置必須為制取氨氣的裝置，根據(jù)裝置特征可判斷為固固加熱制氣體的反應(yīng)，所以發(fā)生的反應(yīng)為Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+ 2NH3↑+2H2O。

(2)因為NH3制取HNO3的過程需要氧氣參加反應(yīng)，所以除制取NH3外，還需要制備氧氣，所以選C。

(3)在C裝置中，NH3催化氧化變成NO，在D中與O2反應(yīng)生成NO2，呈紅棕色能說明有NO2生成。

(4)若E中所有反應(yīng)的銅均轉(zhuǎn)化為CuSO4，則說明生成的HNO3全部作氧化劑，由于反應(yīng)方程式為3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O，E中硫酸為0.3mol，所以消耗的HNO3為0.2mol，由于各步反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化，所以根據(jù)氮元素守恒，所需NH3的最小值為0.2mol，標況下的體積為4.48L。