Question

工業上常用氨氧化法生產硝酸，其生產過程包括氨的催化氧化（催化劑為鉑銠合金絲網）、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸．請回答下列問題：
（1）氨催化氧化反應在一定溫度下（水為氣體）為正反應放熱的可逆反應，寫出該反應的化學方程式

 

和平衡常數表達式K=

 

，若升高溫度，則K的值

 

（填“增大”“減小”或“不變”）．
（2）為了提高NH₃的轉化率，可以采取

 

．
a．減小壓強b．增大反應物濃度c．使用催化劑d．降低溫度e．及時分離出NH₃
（3）原料氣中空氣必須過量，其主要原因是

 

．
（4）將鉑銠合金做成薄絲網的主要原因是

 

．
（5）水吸收二氧化氮生成硝酸為放熱反應，其化學方程式為

 

，
為了提高水對二氧化氮的吸收率，可采取的措施為

 

（答2項）．

Answer 1

分析：（1）在一定條件下氨氣與氧氣反應生成一氧化氮和水；化學平衡常數，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，據此書寫；該反應正反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動；
（2）反應為4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O△H＜0，提高NH₃轉化率，應使平衡向正反應方向移動，結合方程式的特點和影響化學平衡的條件解答；
（3）化學平衡移動原理：增大一種反應物的量可以使化學平衡向正向移動，并能增大另一種反應物的轉化率和生成物的產率；
（4）氨的催化氧化的催化劑是將鉑銠合金做成薄絲網，這樣能增大單位質量的催化劑與反應物的接觸面積；
（5）二氧化氮被水吸收生成硝酸和一氧化氮，該反應是放熱反應，根據平衡移動原理選擇平衡向右移動的措施．

解答：解：（1）氨催化氧化的產物是一氧化氮和水，是工業生產硝酸獲得一氧化氮的一步反應，化學方程式為4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O；
化學平衡常數，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，故：4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O的平衡常數K=

C4(NO)C6(H2O)

C4(NH3)C5(O2)

；
該反應正反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，生成物濃度減小，反應物濃度增大，所以K值減小；
故答案為：4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O；

C4(NO)C6(H2O)

C4(NH3)C5(O2)

；減��；
（2）4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O，正反應為放熱反應，正反應為體積增大的反應，
a．減小壓強，平衡向體積增大的方向移動，向正反應進行，氨氣的轉化率增大，故a正確；
b．增大反應物氧氣的濃度，平衡向正反應方向移動，氨氣的轉化率增大，故b正確；
c．使用催化劑平衡不移動，NH₃轉化率不變，故c錯誤；
d．降低溫度平衡向放熱的方向移動，即正反應方向移動，NH₃轉化率提高，故d正確；
e．及時分離出NH₃平衡逆向移動，NH₃轉化率降低，故e錯誤；
故選abd；
（3）根據化學平衡移動原理：增加原料氣中空氣的量，即加大了氧氣的量可以使平衡向右移動，提高氨的轉化率和一氧化氮的生成率，
故答案為：提高氨的轉化率和一氧化氮的生成率；
（4）在氨催化氧化時，將鉑銠合金做成薄絲網，可以增大單位質量的催化劑與反應物的接觸面積，讓反應更充分，
故答案為：增大單位質量的催化劑與反應物的接觸面積；
（5）水吸收二氧化氮生成硝酸的反應為3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，該反應放熱，可以使平衡向右移動的方法是：加壓、降溫或及時把生成的硝酸移走，
故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；加壓、降溫（及時移走生成的硝酸）．

點評：本題主要考查了平衡常數的書寫，外界條件對平衡的影響，注意外界條件對化學平衡的影響，注意平衡常數的書寫方法，題目難度中等．