合成氨和制备硝酸是两种重要的化工生产,重庆某化工厂将合成氨与制备硝酸进行连续生产.

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  • 解题思路:(1)根据v=[△c/t]计算v(N2);根据氮气的转化率计算氢气的转化率;

    (2)根据图象和影响化学平衡的因素进行判断,a中反应未达平衡,b、c中的反应达到平衡状态;

    (3)利用盖斯定律进行计算;

    (4)铜与双氧水和氨水反应生成配合物,离子方程式为:Cu+4NH3•H2O+H2O2=[Cu(NH34]2++4H2O+2OH-

    (5)根据得失电子守恒和元素守恒进行计算.

    (1)由表可知氮气的起始浓度为1.5mol/L,2min氮气的浓度为1.2mol/L.

    所以2小时内氮气的速率为v(N2)=[1.5mol/L−1.2mol/L/2min]=0.15mol•L-1•min-1

    已知N2的转化率为a,而氮气的转化率与氢气的转化率相等,故H2的转化率为a,

    故答案为:0.15mol•L-1•min-1;a;

    (2)A.升高温度,化学反应速率加快,故a、b、C三容器5min时的正反应速率大小为:c>b>a,故A错误;

    B.该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,故达到平衡时,a、b、c中N2转化率为a>b>c,故B正确;

    C.该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,故5min时,a中反应未达平衡,b、c中的反应达到平衡状态,故C错误;

    D.该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动;反应后气体体积小于反应前,减小压强.平衡逆向移动,故将容器b中的平衡状态转变到容器c中的平衡状态,可采取的措施有升温或减压,故D正确,

    故答案为:BD;

    (3)①N2(g)+O2(g)═2NO(g):△H=+180.5kJ/mol

    ②4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g);△H=-905kJ/mol

    ③2H2(g)+O2(g)═2H2O(g);△H=-483.6kJ/mol,

    ①-[1/2]②+[3/2]③得N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g);△H=-92.4kJ/mol,

    故答案为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g);△H=-92.4kJ/mol;

    (4)铜与双氧水和氨水反应生成配合物,离子方程式为:Cu+4NH3•H2O+H2O2=[Cu(NH34]2++4H2O+2OH-

    故答案为:Cu+4NH3•H2O+H2O2=[Cu(NH34]2++4H2O+2OH-

    (5)32g Cu2S,物质的量为:[32/160]=0.2mol,铜的化合价由+1价升高为+2价,故转移的电子数为:0.2×2=0.4mol,硫的化合价由-2价升高为+6价,故转移的电子数为:0.2×8=1.6mol,故共转移的电子数为0.4+1.6=2mol;

    Cu2S:0.2mol,根据硫守恒可知:CuSO4:0.2mol,根据铜守恒可知:Cu(NO32:0.2mol;n(NO3-)=0.4mol,

    硝酸被还原成等物质的量的NO和NO2,设NO和NO2的物质的量为x,则转移的电子数为:3x+x=4x=2,x=0.5mol,故硝酸的物质的量为:0.5+0.5+0.4=1.4mol,c(HNO3)=[1.4/0.2]=7mol•L-1

    故答案为:7.

    点评:

    本题考点: 体积百分含量随温度、压强变化曲线;化学方程式的有关计算;热化学方程式;反应速率的定量表示方法;化学平衡的影响因素.

    考点点评: 本题考查化学反应速率及化学平衡计算、热化学方程式的书写、氧化还原反应的相关计算等,题量很大,难度较大.