(I)下图是工业生产硝酸铵的流程。
(1)吸收塔C中通入空气的目的是
。A、B、C、D四个容器中的反应,属于氧化还原反应的是
(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
写出氨高温催化氧化的热化学方程式:
(II)某合作小组同学将铜片加入稀硝酸,发现开始时反应非常慢,一段时间后反应速率明显加快。该小组通过实验探究其原因。
(3)该反应的离子方程式为___________________________________________________。
(4)提出合理假设。该实验中反应速率明显加快的原因可能是_____________________。
A.反应放热导致温度升高 B.压强增大
C.生成物有催化作用 D.反应物接触面积增大
(5)初步探究。测定反应过程中溶液不同时间的温度,结果如下表:
时间/min
|
0
|
5
|
10
|
15
|
20
|
25
|
35
|
50
|
60
|
70
|
80
|
温度/℃
|
25
|
26
|
26
|
26
|
26
|
26
|
26.5
|
27
|
27
|
27
|
27
|
结合实验目的和表中数据,你得出的结论是__________________________________。
(6)进一步探究。查阅文献了解到化学反应的产物(含中间产物)可能对反应有催化作用,请完成以下实验设计表并将实验目的补充完整:
实验
编号
|
铜片
质量/g
|
0.1mol·L-1的
硝酸体积/mL
|
硝酸铜
晶体/g
|
亚硝酸钠
晶体/g
|
实验目的
|
①
|
5
|
20
|
_______
|
_______
|
实验①和②探究_________的影响;实验①和③探究亚硝酸根的影响。
|
②
|
5
|
20
|
0.5
|
0
|
③
|
5
|
20
|
0
|
0.5
|
答案:
(I)(1)使NO全部转化成HNO3 (或提供O2氧化NO)(2分); ABC(2分)(少1个扣1分,多1个没有分)
(2)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H=-905.8kJ/mol(3分)
(II)(3)3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O (3分)
(4)AC(2分)
(5)温度不是反应速率明显加快的主要原因。(2分)
(6)(2分)
实验编号
铜片
质量/g
0.1mol·L-1的
硝酸体积/mL
硝酸铜
晶体/g
亚硝酸钠
晶体/g
实验目的
①
5
20
0
0
实验①和②探究
Cu2+ 的影响;实验①和③探究亚硝酸根的影响。
②
5
20
0.5
0
③
5
20
0
0.5
【解析】
试题分析:(1)在整个生产流程中,第一次通入空气为了提高氨气的转化率,第二次是为了提高一氧化氮生成硝酸的转化率;整个流程中涉及的反应方程式有:①N2+3H2⇌2NH3②4NH3+5O2 =4NO+6H2O③2NO+O2═2NO2④3NO2+H2O═2HNO3+NO
⑤4NO2+O2+H2O═4HNO3⑥NH3+HNO3═NH4NO3,其中①②③④⑤属于氧化还原反应,即ABC属于氧化还原反应。
(2)氨高温催化氧化的热化学方程式可由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)铜与稀硝酸反应的离子方程式:3Cu+8H++2NO3- = 3Cu2++2NO↑+4H2O
(4)影响化学反应速率的因素有压强、浓度、温度、催化剂、接触面积等,但是在铜与稀硝酸的反应中,压强不影响,硝酸的浓度随反应进行减小,铜的接触面积也减小,因此浓度、接触面积都不会加快反应速率;但是金属与酸的反应是放热反应,所以有可能是温度升高加快了反应速率,也有可能是生成物具有催化作用,生成的物质作催化剂加快了反应,故选AC。
(5)从表格中数据可知反应的80min中温度升高不多,因此温度对反应速率影响不大,不是主要因素。
(6)排除了温度因素后,探究生成物对反应的催化作用,所以生成物中或中间产物中可能有催化作用的是Cu2+ 和亚硝酸根,所以控制变量进行探究,实验①和②探究Cu2+的影响,实验①和③探究亚硝酸根的影响。
考点:本题考查的是氧还原反应、化学反应与能量、化学反应速率影响因素。