Question

工業(yè)上以氨氣為原料制備硝酸的過程如圖1所示：



某課外小組模擬上述部分過程設(shè)計了如圖2所示實驗裝置制備硝酸（所有橡膠制品均已被保護）．
（1）工業(yè)上用氨氣制取NO的化學(xué)方程式是______．
（2）連接好裝置后，首先進(jìn)行的操作是______．
（3）通入a氣體的目的是______．
（4）盛有Na₂CO₃溶液的燒杯為尾氣處理裝置，該裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+______+______
（5）已知：溫度低于21.15℃時，NO₂幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)镹₂O₂．工業(yè)上可用N₂O₄與水反應(yīng)來提高硝酸產(chǎn)率．N₂O₄與a氣體在冷水中生成硝酸的化學(xué)方程式是______．
（6）一定條件下，某密閉容器中N₂O₄和NO₂的混合氣體達(dá)到平衡時，c（NO₂）=0.500mol/L，c（N₂O₄）=0.125mol/L．則2NO₂（g）?N₂O₄（g）的平衡常數(shù)K=______．若NO₂起始濃度為2mol/L，相同條件下，NO₂的最大轉(zhuǎn)化率為______．

Answer 1

（1）氨氣的催化氧化反應(yīng)方程式為：4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O，故答案為；4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O；
（2）連接好裝置后先要檢驗裝置的氣密性，當(dāng)裝置氣密性良好才能進(jìn)一步進(jìn)行實驗，故答案為：檢驗裝置的氣密性；
（3）二氧化氮通入水中會生成硝酸和一氧化氮，再通氧氣可以使一氧化氮轉(zhuǎn)化為二氧化氮從而提高了NO₂的轉(zhuǎn)化率，故答案為：提高NO₂的轉(zhuǎn)化率；
（4）根據(jù)元素守恒和得失電子守恒分析，2NO₂和水反應(yīng)生成硝酸，硝酸與碳酸鈉反應(yīng)生成硝酸鈉和二氧化碳，其反應(yīng)方程為：2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂，故答案為：NaNO₃ 、CO₂；
（5）根據(jù)元素守恒和得失電子守恒分析，N₂O₄與水和氧氣反應(yīng)生成硝酸，反應(yīng)方程式為：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃，故答案為：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（6）根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計算，K=

c(N2O4)

c2(NO2)

=

1

2

；
設(shè)反應(yīng)的NO₂為xmol/L
          2NO₂（g）?N₂O₄（g）
起始濃度：2mol/L       0
反應(yīng)濃度：x          

1

2

x
平衡濃度：2-x        

1

2

x
則   K=

1 2 x

(2-x)2

=

1

2

   所以x=1，NO₂的最大轉(zhuǎn)化率=

1

2

×100%=50%，故答案為：

1

2

；50%．