Question

【化學與技術】

工業(yè)上以氨氣為原料制備硝酸的過程如圖1所示：

某課外小組模擬上述部分過程設計了如圖2所示實驗裝置制備硝酸（所有橡膠制品均已被保護）

（1）工業(yè)上用氨氣制取NO的化學方程式是                   ；

（2）連接好裝置后，首先進行的操作是             ；

（3）通入a氣體的目的是             ；

（4）盛有Na2CO3溶液的燒杯為尾氣處理裝置，該裝置中發(fā)生反應的化學方程式是             。

（5）已知：溫度低于21.15℃時，NO2幾乎全部轉變?yōu)镹2O4，工業(yè)上可用N2O4與水反應來提高硝酸產(chǎn)率，N2O4與a氣體在冷水中生成硝酸的化學方程式是        ；

（6）一定條件下，某密閉容器中N2O4和NO2的混合氣體達到平衡時，c（NO2）=0.500mol/L，c（N2O4）=0.125mol/L．則2NO2（g）N2O4（g）的平衡常數(shù)K=    ，若NO2起始濃度為2mol/L，相同條件下，NO2的最大轉化率為     。

 

Answer 1

（1）4NH3+5O24NO+6H2O

（2）檢驗裝置的氣密性

（3）提高NO2的轉化率

（4）2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2

（4）2N2O4+O2+2H2O=4HNO3

（6）1/2    50%

【解析】（1）氨氣的催化氧化反應方程式為：4NH3+5O24NO+6H2O

（2）連接好裝置后先要檢驗裝置的氣密性，當裝置氣密性良好才能進一步進行實驗。

（3）二氧化氮通入水中會生成硝酸和一氧化氮，再通氧氣可以使一氧化氮轉化為二氧化氮從而提高了NO2的轉化率。

（4）根據(jù)元素守恒和得失電子守恒分析，2NO2和水反應生成硝酸，硝酸與碳酸鈉反應生成硝酸鈉和二氧化碳，其反應方程為2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2

（5）根據(jù)元素守恒和得失電子守恒分析，N2O4與水和氧氣反應生成硝酸，反應方程式為：2N2O4+O2+2H2O=4HNO3

（6）根據(jù)平衡常數(shù)表達式計算，K= c(N2O4)/ c2(NO2)=1/2，設反應的NO2為xmol/L

                 2NO2（g）N2O4（g）

起始濃度：      2mol/L           0

反應濃度：       x             1/2 x

平衡濃度：      2-x            1/2 x

  X=1    NO2的最大轉化率=1/2×100%=50%