Question

下圖為工業(yè)制備硝酸的設(shè)備示意圖，其生產(chǎn)過程中發(fā)生的反應(yīng)主要有：
①4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（l）△H＜0
②2NO（g）+O₂ （g）?2NO₂（g）△H＜0
③3NO₂（g）+H₂O（l）?2HNO₃（l）+NO（g）△H＜0
（1）能使吸收塔內(nèi)反應(yīng)速率增大，且能提高HNO₃產(chǎn)率的措施是______．
A．適當(dāng)升高溫度　　B．適當(dāng)增大吸收塔內(nèi)的壓強
C．增大空氣中O₂的濃度　　 D．吸收塔內(nèi)填充瓷環(huán)，增大氣液接觸面
（2）在2L密閉容器內(nèi)充入0.50mol NO和0.25mol O₂，維持反應(yīng)溫度為800℃，當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，NO的轉(zhuǎn)化率為50%．則800℃時反應(yīng)2NO+O₂=2NO₂的平衡常數(shù)K=______．
（3）某工廠每套設(shè)備每小時可生產(chǎn)20t 63%的硝酸（密度為1.4g/cm³）．假設(shè)工業(yè)生產(chǎn)硝酸過程中，通過循環(huán)操作可以使NH₃、O₂得以完全利用．
回答下列問題：
①該工廠設(shè)備所生產(chǎn)硝酸的物質(zhì)的量濃度是______．
②每小時從吸收塔淋下的水的質(zhì)量應(yīng)是多少噸？______．

Answer 1

解：（1）吸收塔內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為：3NO₂（g）+H₂O（l）?2HNO₃（l）+NO（g）△H＜0，
A．適當(dāng)升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增大，但該反應(yīng)放熱，平衡逆向移動，HNO₃產(chǎn)率降低，故A錯誤；
B．適當(dāng)增大吸收塔內(nèi)的壓強，化學(xué)反應(yīng)速率增大，平衡正向移動，HNO₃產(chǎn)率升高，故B正確；
C．增大空氣中O₂的濃度，發(fā)生反應(yīng)：2NO（g）+O₂ （g）?2NO₂（g），NO₂濃度增大，NO濃度減少，化學(xué)反應(yīng)速率增大，平衡正向移動，HNO₃產(chǎn)率升高，故C正確；
D．吸收塔內(nèi)填充瓷環(huán)，增大氣液接觸面，化學(xué)反應(yīng)速率增大，但平衡不移動，故D錯誤；
故選：BC；
（2）NO的轉(zhuǎn)化率為50%，所以反應(yīng)的NO為0.50mol×50%=0.25mol，
2NO+O₂ ?2NO₂
起始（mol/L） 0.25 0.125 0
反應(yīng)（mol/L） 0.125 0.0625 0.125
平衡（mol/L）0.125 0.0625 0.125
平衡常數(shù)K===16；
故答案為：16；
（3）①質(zhì)量分數(shù)為63%的硝酸（密度為1.4g/cm³）的物質(zhì)的量濃度c==mol/L=14 mol/L；
故答案為：14 mol/L；
②每小時生成的硝酸的質(zhì)量m（HNO₃）=20 t×63%=12.6 t
根據(jù)總化學(xué)方程式：NH₃+2O₂=HNO₃+H₂O
每小時生成水m（H₂O）₁=12.6 t×18/63=3.6 t
生成的硝酸中所含水的質(zhì)量m（H₂O）=20 t-12.6 t=7.4 t
每小時從吸收塔淋下的水的質(zhì)量m（H₂O）₂=7.4 t-3.6 t=3.8 t；
故答案為：3.8 t．
分析：（1）根據(jù)外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響；
（2）先根據(jù)三段法求出各自在平衡時的濃度，然后代入平衡常數(shù)的表達式；
（3）①根據(jù)c=計算硝酸的物質(zhì)的量濃度的物質(zhì)的量濃度；
②根據(jù)水守恒以及總反應(yīng)NH₃+2O₂=HNO₃+H₂O來計算．
點評：本題主要考查了化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響，平衡常數(shù)的計算以及化學(xué)計算，難度中等．