Question

10．硝酸是一種重要的化工原料，工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的過程如下：
（1）以氮氣、氫氣為原料合成氨
①下列措施可以提高H₂的轉(zhuǎn)化率是（填選項序號）bc．
a．選擇適當?shù)拇呋瘎?nbsp;b．增大壓強 c．及時分離生成的NH₃d．升高溫度
②一定溫度下，在密閉容器中充入1molN₂和3molH₂發(fā)生反應．若容器容積恒定，達到平衡狀態(tài)時，容器內(nèi)的壓強是原來的$\frac{15}{16}$，則N₂的轉(zhuǎn)化率a₁=12.5%；
若容器壓強恒定，達到平衡狀態(tài)時，N₂的轉(zhuǎn)化率為a₂，則a₂＞a₁（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）以氨氣、空氣為主要原料制硝酸．
在容積恒定的密閉容器中進行反應2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H＞0
該反應的反應速率（v）隨時間（t）變化的關(guān)系如下圖所示．若t₂、t₄時刻只改變一個條件，下列說法正確的是（填選項序號）ad．

a．在t₁～t₂時，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的壓強保持不變判斷反應已達到平衡狀態(tài)
b．在t₂時，采取的措施一定是升高溫度
c．在t₃～t₄時，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的密度保持不變判斷反應已達到平衡狀態(tài)
d．在t₀～t₅時，容器內(nèi)NO₂的體積分數(shù)在t₃時值的最大
（3）硝酸廠常用如下2種方法處理尾氣．
①催化還原法：催化劑存在時用H₂將NO₂還原為N₂．
已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
則H₂還原NO₂生成水蒸氣反應的熱化學方程式是4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.7kJ/mol．
②堿液吸收法：用Na₂CO₃溶液吸收NO₂生成CO₂．

Answer 1

分析 （1）①可以提高H₂的轉(zhuǎn)化率的措施就是使得化學平衡正向移動的措施，但是不能是加入氫氣；
②依據(jù)化學平衡三段式列式計算，氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；隨著反應的進行，氣體的物質(zhì)的量減小，所以壓強減小，保持恒壓，則相當于在恒容的基礎(chǔ)上加壓，即正向移動建立新平衡；
（2）a．反應是前后系數(shù)和變化的反應，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的壓強保持不變判斷反應已達到平衡狀態(tài)；
b．在t₂時，正逆反應速率加快，平衡正向移動，據(jù)此確定采取的措施；
c．容器內(nèi)氣體的密度等于氣體質(zhì)量和體積的比值，始終是保持不變的量不能作為判斷反應達到平衡狀態(tài)的方面；
d．根據(jù)影響因素和平衡移動的方向確定容器內(nèi)NO₂的體積分數(shù)的最大值；
（3）已知：Ⅰ、2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.5kJ/mol
Ⅱ、N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
由蓋斯定律可知，Ⅰ×2-Ⅱ得4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g），據(jù)此計算．

解答 解：（1）①a．選擇適當?shù)拇呋瘎�，不會引起化學平衡的移動，故錯誤；
b．增大壓強，可以促使化學平衡正向移動，可以提高H₂的轉(zhuǎn)化率，故正確；
c．及時分離生成的NH₃，可以促使化學平衡正向移動，可以提高H₂的轉(zhuǎn)化率，故正確；
d．升高溫度會使得化學平衡逆向移動，降低反應物的轉(zhuǎn)化率，故D錯誤；
故選：bc．   
②一定溫度下，在1L密閉容器中充入1mol N₂和3mol H₂并發(fā)生反應．若容器容積恒定，達到平衡時，氣體的總壓強為原來的$\frac{15}{16}$，依據(jù)化學平衡三段式列式計算，設氮氣消耗物質(zhì)的量為x；
            N₂+3H₂=2NH₃
起始量（mol） 1  3  0
變化量（mol） x 3x 2x
平衡量（mol） 1-x 3-3x 2x
$\frac{1-x+3-3x+2x}{4}$=$\frac{15}{16}$，解得：x=0.125mol
則N₂的轉(zhuǎn)化率α（N₂）=$\frac{0.125mol}{1mol}$×100%=12.5%；隨著反應的進行，氣體的物質(zhì)的量減小，所以壓強減小，保持恒壓，則相當于在恒容的基礎(chǔ)上加壓，正向移動建立新平衡，所以反應物的轉(zhuǎn)化率增加，即a₂＞a₁，
故答案為：12.5%；＞；
（2）a．反應是前后系數(shù)和變化的反應，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的壓強保持不變判斷反應已達到平衡狀態(tài)，故正確；
b．在t₂時，正逆反應速率加快，平衡正向移動，采取的措施可以是升高溫度，還可以是加壓，故錯誤；
c．容器內(nèi)氣體的密度等于氣體質(zhì)量和體積的比值，始終是保持不變的量，所以密度不變的時候反應不一定達到平衡狀態(tài)，故錯誤；
d．根據(jù)影響因素引起的都是平衡正向移動，所以容器內(nèi)NO₂的體積分數(shù)始終是減小的，即在t₃時容器內(nèi)NO₂的體積分數(shù)在t₃時值的最大，故正確．
故選：ad；
（3）已知：Ⅰ、2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.5kJ/mol
Ⅱ、N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
由蓋斯定律可知，Ⅰ×2-Ⅱ得4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g），
故△H=2×（-483.5kJ/mol）-67.7kJ/mol=-1100kJ/mol，
故熱化學方程式為：4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.7kJ/mol，
故答案為：4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.7kJ/mol．

點評 本題考察范圍廣，難度大，主要考查了平衡移動、平衡計算、蓋斯定律、電化學相關(guān)知識，注意知識的梳理應用是關(guān)鍵．