Question

【題目】氨的催化氧化是工業(yè)制硝酸的重要反應，500°C，其反應方程式為：4NH3(g) +5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)+Q，完成下列填空：

(1)如果要提高上述反應的反應速率，可以采取的措施是___________________

a.減壓 b.增加NH3的濃度 c.升溫 d.將水液化移走

(2)在500℃時，在2L密閉容器中加入10mol NH3、10mol O2，上述可逆反應達到平衡，過程如圖所示，在a時刻改變反應條件，重新達到平衡，該改變的條件可能是____________，比較b時刻與c時刻反應氨的轉化率大小(填“>”或“<”)b____c。其它條件不變，c時刻加壓后，若平衡正向移動，其原因可能是____________，若在d時刻重新達到平衡，請在圖中畫出c到d的相關變化圖像________。

(3)工業(yè)上以氨和空氣為原料生產硝酸，請畫出硝酸工業(yè)的物質流程圖________

(4)氨中氮元素原子最外層電子排布的軌道表達式是______________，短周期元素原子所形成的與N3-電子排布相同的離子所對應的原子的半徑從大到小的排列順序為 _______________。其中非金屬元素形成的氫化物的穩(wěn)定性由強到弱為的順序為(用化學式表示)_____________。

(5)已知NH3與N2H4都是氮的氫化物，N2H4的電子式是 __________________。NH3與N2H4都具有還原性，可以與其它強氧化劑反應，例如在一定條件下，氨可以被雙氧水氧化為游離態(tài)氮，寫出該反應的化學方程式 ______________

Answer 1

【答案】bc 升溫或加壓 < 可能加壓后水被液化 Na>Mg>Al>O>F HF>H2O>NH3 2NH3+3H2O2 =N2+ 6H2O

【解析】

(1)根據影響反應速率的因素有溫度、濃度、壓強、催化劑以及接觸面積等等進行分析；
(2)該反應為正反應氣體體積增大的放熱反應，a時刻后平衡逆向移動，且正逆反應速率都增大，說明改變的條件是加壓或升溫；b時刻到c時刻，平衡正向移動；c時刻后加壓平衡正向移動，說明反應物氣體物質的量高于生成物；c時刻到d時刻，加壓正逆反應速率都增大且正反應速率大于逆反應速率；
(3)工業(yè)上以氨和空氣為原料生產硝酸，首先是氨的催化氧化生成NO，NO再被空氣氧化生成二氧化氮，二氧化氮與水反應生成硝酸和NO，NO循環(huán)使用，據此畫出硝酸工業(yè)的物質流程圖；

(4)N原子最外層5個電子，分別排布在2s和2p上；N3-離子核外電子數為10，能夠形成10電子離子的原子有Na、Mg、Al、O、F，據已知的電子層數和質子數判斷原子半徑大小；元素的非金屬性越強，其對應氫化物越穩(wěn)定；

(5)N原子最外層5個電子，有3個電子分別與N原子和2個H原子形成共價鍵；據原子守恒和得失電子守恒書寫方程式。

(1)a.減壓反應速率減慢，故a不符合題意；

b.增加NH3的濃度反應速率加快，故b符合題意；

c.升溫反應速率加快，故c符合題意；
d.將水液化移走,降低了濃度，反應速率減慢，故d不符合題意；

故答案為：bc；
(2)由4NH3(g) +5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)+Q可知，該反應為正反應氣體體積增大的放熱反應，a時刻后平衡逆向移動，且正逆反應速率都增大，說明改變的條件是加壓或升溫；b時刻到c時刻，平衡正向移動，反應物轉化率增大，c時刻后加壓平衡正向移動，說明反應物氣體物質的量高于生成物，可能是水加壓被氧化；c時刻到d時刻，加壓正逆反應速率都增大且正反應速率大于逆反應速率，據此畫圖為，故答案為：升溫或加壓；<；可能加壓后水被液化；；
(3)工業(yè)上以氨和空氣為原料生產硝酸首先是氨的催化氧化生成NO，NO再被空氣氧化生成二氧化氮，二氧化氮與水反應生成硝酸和NO，NO循環(huán)使用，據此畫出硝酸工業(yè)物質流程圖為：，故答案：；

(4)N原子最外層5個電子，分布在2s和2p上，最外層電子排布式為：；N3-離子核外電子數為10，能夠形成10電子離子的原子有Na、MgAl、O、F，據已知的電子層數和質子數判斷原子半徑大小，電子層數越多，原子半徑越大；相同電子層時，質子數越多，原子半徑越小即Na>Mg>Al>0>F；元素的非金屬性越強，其對應氫化物越穩(wěn)定，N、O、F非金屬性依次增強，所以其氫化物穩(wěn)定性HF>H2O>NH3，故答案為： ；Na>Mg>Al>O>F；HF>H2O>NH3；
(5)N原子最外層5個電子，有3個電子分別與N原子和2個H原子形成共價鍵，電子式為，;氨被雙氧水氧化為游離態(tài)氮，每1mol氨失3mol電子，H2O2得電子生成H2O，每1mol得2mol電子，所以氨分子和過氧化氫分子化學計量數之比為2:3，再據原子守恒書寫化學方程式為：2NH3+3H2O2 =N2+ 6H2O，故答案：；2NH3+3H2O2 =N2+ 6H2O。