Question

合成氨和制備硝酸是兩種重要的化工生產(chǎn)，重慶某化工廠將合成氨與制備硝酸進行連續(xù)生產(chǎn)．
（1）在某溫度下體積為200L的氨合成塔中，以分為單位的時間點上測得各物質(zhì)的濃度（mol?L^-1）如下表：

	0min	l min	2min	3min	4min
N2	1.500	1.400	1.200	c1	c1
H2	4.500	4.200	3.600	c2	c2
NH3	0	0.200	0.600	c3	c3

根據(jù)表中數(shù)據(jù)得知0min～2min內(nèi)N₂的平均反應速率是

 

，若3min末N₂的轉(zhuǎn)化率為a，則此時H₂的轉(zhuǎn)化率為

 

 （用含a的代數(shù)式表示）．
（2）今對合成氨反應進行如下研究：在容積均為10L的a、b、c三個相同密閉容器中分別充入1mol N₂和3mol H₂，三個容器的反應溫度分別為T₁、T₂、T₃，在其他條件相同情況下，實驗測得反應均進行到5min時，NH₃的體積分數(shù)如圖所示．則下列說法正確的是

 

．
A．a(chǎn)、b、C三容器5min時的正反應速率大小為：b＞a＞c
B．達到平衡時，a、b、c中N₂轉(zhuǎn)化率為a＞b＞c
C．5min時，a、b、c三容器中的反應均可能達到平衡狀態(tài)
D．將容器b中的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到容器c中的平衡狀態(tài)，可采取的措施有升溫或減壓
（3）已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）：△H=+180.5kJ/mol
          4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ/mol
          2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6kJ/mol
則在該條件下，氨合成塔中所發(fā)生反應的熱化學方程式為：

 

；
（4）金屬Cu單獨與氨水或單獨與雙氧水都不反應，但可與二者的混合溶液反應生成深藍色溶液，寫出該反應的離子方程式：

 

；
（5）取200mL的硝酸恰好與32g Cu₂S完全反應，已知硝酸被還原成等物質(zhì)的量的NO和NO₂，另外還有CuSO₄和Cu（NO₃）₂生成，則所得工業(yè)硝酸的濃度是

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點：體積百分含量隨溫度、壓強變化曲線,化學方程式的有關(guān)計算,熱化學方程式,反應速率的定量表示方法,化學平衡的影響因素

專題：計算題,化學平衡專題

分析：（1）根據(jù)v=

△c

t

計算v（N₂）；根據(jù)氮氣的轉(zhuǎn)化率計算氫氣的轉(zhuǎn)化率；
（2）根據(jù)圖象和影響化學平衡的因素進行判斷，a中反應未達平衡，b、c中的反應達到平衡狀態(tài)；
（3）利用蓋斯定律進行計算；
（4）銅與雙氧水和氨水反應生成配合物，離子方程式為：Cu+4NH₃?H₂O+H₂O₂=[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O+2OH^-；
（5）根據(jù)得失電子守恒和元素守恒進行計算．

解答： 解：（1）由表可知氮氣的起始濃度為1.5mol/L，2min氮氣的濃度為1.2mol/L．
所以2小時內(nèi)氮氣的速率為v（N₂）=

1.5mol/L-1.2mol/L

2min

=0.15mol?L^-1?min^-1；
已知N₂的轉(zhuǎn)化率為a，而氮氣的轉(zhuǎn)化率與氫氣的轉(zhuǎn)化率相等，故H₂的轉(zhuǎn)化率為a，
故答案為：0.15mol?L^-1?min^-1；a；
（2）A．升高溫度，化學反應速率加快，故a、b、C三容器5min時的正反應速率大小為：c＞b＞a，故A錯誤；
B．該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，故達到平衡時，a、b、c中N₂轉(zhuǎn)化率為a＞b＞c，故B正確；
C．該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，故5min時，a中反應未達平衡，b、c中的反應達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動；反應后氣體體積小于反應前，減小壓強．平衡逆向移動，故將容器b中的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到容器c中的平衡狀態(tài)，可采取的措施有升溫或減壓，故D正確，
故答案為：BD；
（3）①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）：△H=+180.5kJ/mol
    ②4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ/mol
    ③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6kJ/mol，
①-

1

2

②+

3

2

③得N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol；
（4）銅與雙氧水和氨水反應生成配合物，離子方程式為：Cu+4NH₃?H₂O+H₂O₂=[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O+2OH^-，
故答案為：Cu+4NH₃?H₂O+H₂O₂=[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O+2OH^-；
（5）32g Cu₂S，物質(zhì)的量為：

32

160

=0.2mol，銅的化合價由+1價升高為+2價，故轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為：0.2×2=0.4mol，硫的化合價由-2價升高為+6價，故轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為：0.2×8=1.6mol，故共轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.4+1.6=2mol；
Cu₂S：0.2mol，根據(jù)硫守恒可知：CuSO₄：0.2mol，根據(jù)銅守恒可知：Cu（NO₃）₂：0.2mol；n（NO₃^-）=0.4mol，
硝酸被還原成等物質(zhì)的量的NO和NO₂，設NO和NO₂的物質(zhì)的量為x，則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為：3x+x=4x=2，x=0.5mol，故硝酸的物質(zhì)的量為：0.5+0.5+0.4=1.4mol，c（HNO₃）=

1.4

0.2

=7mol?L^-1，
故答案為：7．

點評：本題考查化學反應速率及化學平衡計算、熱化學方程式的書寫、氧化還原反應的相關(guān)計算等，題量很大，難度較大．