(3)Ⅲ中,降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l),再制备浓硝酸.
①已知:2NO2(g)⇌N2O4(g)△H1
2NO2(g)⇌N2O4(l)△H2
图3中能量变化示意图中,正确的是(选填字母)A.
②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是2N2O4+O2+2H2O=4HNO3.
(4)Ⅳ中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图4所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是NH3,说明理由:根据反应8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,电解生成的HNO3多.
图4
【考点】BB:反应热和焓变;C8:化学平衡常数的含义;CB:化学平衡的影响因素;DI:电解原理
【专题】517:化学反应中的能量变化;51E:化学平衡专题;51I:电化学专题.
【分析】(1)氨气与氧气在催化剂加热的条件下生成NO与水;
(2)①已知2NO(g)+O2(g)⇌2N02(g)是正方向体积减小的反应,根据压强对平衡的影响分析;
②根据图象2判断该反应正方向是放热还是吸热,再判断K随温度的变化;
(3)①降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l)说明反应2NO2(g)⇌N2O4(l)为放热反应,同种物质液态时能量比气态时能量低;
②N2O4与O2、H2O化合生成硝酸,根据得失电子守恒和原子守恒写出反应的方程式;
(4)根据电解NO制备NH4NO3的反应方程式分析判断.
【解答】解:(1)氨气与氧气在催化剂加热的条件下生成NO与水,反应方程式为:4NH3+5O24NO+6H2O;
故答案为:4NH3+5O24NO+6H2O;
(2)①已知2NO(g)+O2(g)⇌2N02(g)是正方向体积减小的反应,增大压强平衡正移,则NO的转化率会增大,由图可知P2时NO的转化率大,则P2时压强大,
即P1<P2;
故答案为:P1<P2;
②由图象2可知,随着温度的升高,NO的转化率减小,说明升高温度平衡逆移,则该反应正方向是放热反应,所以升高温度平衡常数K减小;
故答案为:减小;
(3)①降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l)说明反应2NO2(g)⇌N2O4(l)为放热反应,所以在图象中该反应的反应物的总能量比生成物的总能量高,同种物质气态变液态会放出热量,即液态时能量比气态时能量低,则N2O4(l)具有的能量比N2O4(g)具有的能量低,图象A符合,故A正确;
故答案为:A;
②N2O4与O2、H2O化合生成硝酸,其反应的化学方程式为:2N2O4+O2+2H2O=4HNO3;
故答案为:2N2O4+O2+2H2O=4HNO3;
(4)电解NO制备NH4NO3,阳极反应为NO﹣3e﹣+2H2O=NO3﹣+4H+,阴极反应为:NO+5e﹣+6H+=NH4++H2O,从两极反应可看出,要使得失电子守恒,阳极产生的NO3﹣的物质的量大于阴极产生的NH4+的物质的量,总反应方程式为:8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充NH3;
故答案为:NH3;根据反应8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,电解生成的HNO3多.
【点评】本题考查了化学方程式书写、影响平衡及平衡常数的因素、能量变化图的分析等,题目涉及的知识点较多,侧重于考查学生的综合运用能力,难度中等,注意基础知识的积累掌握.
10.(12分)碳、硫的含量影响钢铁性能.碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体,再用测碳、测硫装置进行测定.
(1)采用图1装置A,在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2.
①气体a的成分是SO2、CO2、O2.
②若钢样中碳以FeS形式存在,A中反应:3FeS+5O2 1Fe3O4+3SO2.
(2)将气体a通入测硫酸装置中(如图2),采用滴定法测定硫的含量.
①H2O2氧化SO2的化学方程式:H2O2+SO2=H2SO4
②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4,消耗z mL NaOH溶液.若消耗1mL NaOH溶液相当于硫的质量为y克,则该钢样中硫的质量分数:.
(3)将气体a通入测碳装置中(如图3),采用重量法测定碳的含量.