Question

（I）下圖是工業生產硝酸銨的流程。

（1）吸收塔C中通入空氣的目的是                            。A、B、C、D四個容器中的反應，屬于氧化還原反應的是          （填字母）。

（2）已知：4NH₃(g) + 3O₂(g) = 2N₂(g) +6H₂O(g)    △H =－1266.8kJ/mol

N₂(g) + O₂(g) = 2NO(g)     △H = +180.5 kJ/mol

寫出氨高溫催化氧化的熱化學方程式：                                                          

（II）某合作小組同學將銅片加入稀硝酸，發現開始時反應非常慢，一段時間后反應速率明顯加快。該小組通過實驗探究其原因。

（3）該反應的離子方程式為___________________________________________________。

（4）提出合理假設。該實驗中反應速率明顯加快的原因可能是_____________________。

A．反應放熱導致溫度升高           B．壓強增大

C．生成物有催化作用               D．反應物接觸面積增大

（5）初步探究。測定反應過程中溶液不同時間的溫度，結果如下表：

時間/min	0	5	10	15	20	25	35	50	60	70	80
溫度/℃	25	26	26	26	26	26	26.5	27	27	27	27

 

結合實驗目的和表中數據，你得出的結論是__________________________________。

（6）進一步探究。查閱文獻了解到化學反應的產物（含中間產物）可能對反應有催化作用，請完成以下實驗設計表并將實驗目的補充完整：

實驗 編號	銅片 質量/g	0.1mol·L-1的 硝酸體積/mL	硝酸銅 晶體/g	亞硝酸鈉 晶體/g	實驗目的
①	5	20	_______	_______	實驗①和②探究_________的影響；實驗①和③探究亞硝酸根的影響。
②	5	20	0.5	0
③	5	20	0	0.5

 

 

Answer 1

【答案】

（I）（1）使NO全部轉化成HNO₃ （或提供O₂氧化NO）（2分）； ABC（2分）（少1個扣1分，多1個沒有分）

（2）4NH₃（g）+5O₂（g）4NO（g）+6H₂O（g）  △H=－905.8kJ/mol（3分）

（II）（3）3Cu＋8H^＋＋2NO₃^－＝3Cu^2＋＋2NO↑＋4H₂O  （3分）

（4）AC（2分）

（5）溫度不是反應速率明顯加快的主要原因。（2分）

（6）（2分）

實驗編號	銅片 質量/g	0.1mol·L-1的 硝酸體積/mL	硝酸銅 晶體/g	亞硝酸鈉 晶體/g	實驗目的
①	5	20	0	0	實驗①和②探究    Cu2＋  的影響；實驗①和③探究亞硝酸根的影響。
②	5	20	0.5	0
③	5	20	0	0.5

 

【解析】

試題分析:（1）在整個生產流程中，第一次通入空氣為了提高氨氣的轉化率，第二次是為了提高一氧化氮生成硝酸的轉化率；整個流程中涉及的反應方程式有：①N₂+3H₂⇌2NH₃②4NH₃+5O₂ =4NO+6H₂O③2NO+O₂═2NO₂④3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO

⑤4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃⑥NH₃+HNO₃═NH₄NO₃，其中①②③④⑤屬于氧化還原反應，即ABC屬于氧化還原反應。

（2）氨高溫催化氧化的熱化學方程式可由①+2×②可得4NH₃（g）+5O₂（g）＝ 4NO（g）+6H₂O（g），所以△H=－1266.8kJ/mol+2×180.5 kJ/mol=－905.8kJ/mol

（3）銅與稀硝酸反應的離子方程式：3Cu＋8H^＋＋2NO₃^－ ＝ 3Cu^2＋＋2NO↑＋4H₂O 

（4）影響化學反應速率的因素有壓強、濃度、溫度、催化劑、接觸面積等，但是在銅與稀硝酸的反應中，壓強不影響，硝酸的濃度隨反應進行減小，銅的接觸面積也減小，因此濃度、接觸面積都不會加快反應速率；但是金屬與酸的反應是放熱反應，所以有可能是溫度升高加快了反應速率，也有可能是生成物具有催化作用，生成的物質作催化劑加快了反應，故選AC。

（5）從表格中數據可知反應的80min中溫度升高不多，因此溫度對反應速率影響不大，不是主要因素。

（6）排除了溫度因素后，探究生成物對反應的催化作用，所以生成物中或中間產物中可能有催化作用的是Cu^2＋ 和亞硝酸根，所以控制變量進行探究，實驗①和②探究Cu^2＋的影響，實驗①和③探究亞硝酸根的影響。

考點：本題考查的是氧還原反應、化學反應與能量、化學反應速率影響因素。