题目
D(正)-|||-v(正) D(正)-|||-(逆)-|||-(逆)-|||-t0 t1 t2 t3 t4 ts t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：Ⅰ以N2和H2为原料合成氨气．反应N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）+Q（1）下列措施可以提高H2的转化率是（填选项序号） ____ ．a．选择适当的催化剂 b．增大压强c．及时分离生成的NH3 d．升高温度（2）一定温度下，在密闭容器中充入1mol N2和3mol H2发生反应．若容器容积恒定，达到平衡状态时，气体的总物质的量是原来的(15)/(16)，则N2的转化率α1= ____ ；若容器压强恒定，达到平衡状态时，N2的转化率为α2，则α2 ____ α1（填“＞”、“＜”或“=”）．Ⅱ以氨气、空气为主要原料制硝酸．（3）氨气催化氧化的催化剂是 ____ ；氨气也可以在纯氧中燃烧生成无毒、无污染的产物，其燃烧方程式为 ____ ．（4）在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g）-Q，该反应的反应速率（υ）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，采取的措施可以是升高温度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t5时，容器内NO2的体积分数是整个过程中的最大值Ⅲ硝酸厂常用如下2种方法处理尾气．（5）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）+483.6kJ；N2（g）+2O2（g）→2NO2（g）+67.7kJ，则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是 ____ ．（6）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 ____ ．
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：
Ⅰ以N2和H2为原料合成氨气．反应N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）+Q
（1）下列措施可以提高H2的转化率是（填选项序号） ____ ．
a．选择适当的催化剂 b．增大压强
c．及时分离生成的NH3 d．升高温度
（2）一定温度下，在密闭容器中充入1mol N2和3mol H2发生反应．若容器容积恒定，达到平衡状态时，气体的总物质的量是原来的$\frac{15}{16}$，则N2的转化率α1= ____ ；若容器压强恒定，达到平衡状态时，N2的转化率为α2，则α2 ____ α1（填“＞”、“＜”或“=”）．
Ⅱ以氨气、空气为主要原料制硝酸．
（3）氨气催化氧化的催化剂是 ____ ；氨气也可以在纯氧中燃烧生成无毒、无污染的产物，其燃烧方程式为 ____ ．
（4）在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g）-Q，该反应的反应速率（υ）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，采取的措施可以是升高温度
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t5时，容器内NO2的体积分数是整个过程中的最大值
Ⅲ硝酸厂常用如下2种方法处理尾气．
（5）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）+483.6kJ；N2（g）+2O2（g）→2NO2（g）+67.7kJ，则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是 ____ ．
（6）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 ____ ．
题目解答
答案
解：（1）a．选择适当的催化剂，加快反应速率，不影响平衡移动，H2的转化率不变，故a错误；
b．增大压强，平衡向正反应移动，H2的转化率增大，故b正确；
c．及时分离生成的NH3，生成物浓度降低，平衡向正反应移动，H2的转化率增大，故c正确；
d．升高温度，平衡向逆反应移动，H2的转化率降低，故d错误；
故答案为：bc；
②压强之比等于物质的量之比，达到平衡状态时，容器内的压强是原来的$\frac{15}{16}$，则减少的物质的量为（1+3）mol×（1-$\frac{15}{16}$）=$\frac{1}{4}$mol，则：
N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g） 物质的量减少△n
1 2
n（N2） $\frac{1}{4}$
故n（N2）=$\frac{1}{8}$mol，所以氮气的转化率=$\frac{\frac{1}{8}}{1}$×100%=12.5%，
正反应是气体体积减小的反应，容器压强恒定，相当于在恒容的条件下增大压强，平衡向正反应进行，氮气的转化率增大，所以a2＞a1，
故答案为：12.5%；＞；
（3）氨气在铂铑合金催化作用下催化氧化生成一氧化氮和水，氨气也可以在纯氧中燃烧生成无毒、无污染的产物，依据原子守恒书写弱酸化学方程式，氨气的催化氧化反应方程式为：4NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O，氨气弱酸的化学方程式为：2NH3+3O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2+3H2O；
故答案为：铂铑合金，2NH3+3O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2+3H2O，；
（4）a．该反应正反应是气体物质的量减小的反应，恒温恒容下条件下，压强不变，说明到达平衡，故a正确；
b．正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，在t2时，正、逆速率都增大，且正反应速率增大更多，平衡向正反应移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应进行，转化率增大，故b正确；
c．恒容条件下，反应混合气体的总质量不变，密度始终不变，所以不能说明反应达到平衡状态，故c错误；
d．由图可知，在t2时，改变条件平衡向正反应移动，t3时到达平衡，t4时瞬间正反应速率不变，逆反应速率减小，平衡向正反应进行，应是NO2降低的浓度，故容器内NO2的体积分数在t3时值的最大，故d错误；
故选ab；
（5）已知：Ⅰ、2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol
Ⅱ、N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+67.7kJ/mol
由盖斯定律可知，Ⅰ×2-Ⅱ得4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g），
故△H=2×（-483.6kJ/mol）-67.7kJ/mol=-1034.9kJ/mol，
故热化学方程式为：4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=-1034.9kJ/mol，
故答案为：4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=-1034.9kJ/mol；
（6）9.2gNO2的物质的量=$\frac{9.2g}{46g/mol}$mol=0.2mol，反应中只有NO2中N元素化合价发生变化，发生歧化反应，有生成NO3-，
0.2mol二氧化氮转移电子的物质的量是0.1mol，故生成的NO3-的物质的量为$\frac{0.1mol}{5-4}$=0.1mol，故被还原的氮原子物质的量为0.2mol-0.1mol=0.1mol，令N元素在还原产物中的化合价为x价，则0.1mol×（4-x）=0.1mol，解得x=+3，故还原产物为NO2-，且生成的NO3-和NO2-物质的量之比为1：1，同时反应生成CO2，故二氧化氮和碳酸钠溶液反应的离子反应方程式为：2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2；
故答案为：2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2．
b．增大压强，平衡向正反应移动，H2的转化率增大，故b正确；
c．及时分离生成的NH3，生成物浓度降低，平衡向正反应移动，H2的转化率增大，故c正确；
d．升高温度，平衡向逆反应移动，H2的转化率降低，故d错误；
故答案为：bc；
②压强之比等于物质的量之比，达到平衡状态时，容器内的压强是原来的$\frac{15}{16}$，则减少的物质的量为（1+3）mol×（1-$\frac{15}{16}$）=$\frac{1}{4}$mol，则：
N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g） 物质的量减少△n
1 2
n（N2） $\frac{1}{4}$
故n（N2）=$\frac{1}{8}$mol，所以氮气的转化率=$\frac{\frac{1}{8}}{1}$×100%=12.5%，
正反应是气体体积减小的反应，容器压强恒定，相当于在恒容的条件下增大压强，平衡向正反应进行，氮气的转化率增大，所以a2＞a1，
故答案为：12.5%；＞；
（3）氨气在铂铑合金催化作用下催化氧化生成一氧化氮和水，氨气也可以在纯氧中燃烧生成无毒、无污染的产物，依据原子守恒书写弱酸化学方程式，氨气的催化氧化反应方程式为：4NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O，氨气弱酸的化学方程式为：2NH3+3O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2+3H2O；
故答案为：铂铑合金，2NH3+3O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2+3H2O，；
（4）a．该反应正反应是气体物质的量减小的反应，恒温恒容下条件下，压强不变，说明到达平衡，故a正确；
b．正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，在t2时，正、逆速率都增大，且正反应速率增大更多，平衡向正反应移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应进行，转化率增大，故b正确；
c．恒容条件下，反应混合气体的总质量不变，密度始终不变，所以不能说明反应达到平衡状态，故c错误；
d．由图可知，在t2时，改变条件平衡向正反应移动，t3时到达平衡，t4时瞬间正反应速率不变，逆反应速率减小，平衡向正反应进行，应是NO2降低的浓度，故容器内NO2的体积分数在t3时值的最大，故d错误；
故选ab；
（5）已知：Ⅰ、2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol
Ⅱ、N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+67.7kJ/mol
由盖斯定律可知，Ⅰ×2-Ⅱ得4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g），
故△H=2×（-483.6kJ/mol）-67.7kJ/mol=-1034.9kJ/mol，
故热化学方程式为：4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=-1034.9kJ/mol，
故答案为：4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=-1034.9kJ/mol；
（6）9.2gNO2的物质的量=$\frac{9.2g}{46g/mol}$mol=0.2mol，反应中只有NO2中N元素化合价发生变化，发生歧化反应，有生成NO3-，
0.2mol二氧化氮转移电子的物质的量是0.1mol，故生成的NO3-的物质的量为$\frac{0.1mol}{5-4}$=0.1mol，故被还原的氮原子物质的量为0.2mol-0.1mol=0.1mol，令N元素在还原产物中的化合价为x价，则0.1mol×（4-x）=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，故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；
故答案为：2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2．