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．（1）在某温度下体积为200L的氨合成塔中，以分为单位的时间点上测得各物质的浓度（mol•L-1）

Question

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．
（1）在某温度下体积为200L的氨合成塔中，以分为单位的时间点上测得各物质的浓度（mol•L^-1）如下表：

	0min	l min	2min	3min	4min
N2	1.500	1.400	1.200	c1	c1
H2	4.500	4.200	3.600	c2	c2
NH3	0	0.200	0.600	c3	c3

根据表中数据得知0min～2min内N₂的平均反应速率是______，若3min末N₂的转化率为a，则此时H₂的转化率为______ （用含a的代数式表示）．
（2）今对合成氨反应进行如下研究：在容积均为10L的a、b、c三个相同密闭容器中分别充入1mol N₂和3mol H₂，三个容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃，在其他条件相同情况下，实验测得反应均进行到5min时，NH₃的体积分数如图所示．则下列说法正确的是______．
A．a、b、C三容器5min时的正反应速率大小为：b＞a＞c
B．达到平衡时，a、b、c中N₂转化率为a＞b＞c
C．5min时，a、b、c三容器中的反应均可能达到平衡状态
D．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
（3）已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）：△H=+180.5kJ/mol
          4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ/mol
          2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6kJ/mol
则在该条件下，氨合成塔中所发生反应的热化学方程式为：______；
（4）金属Cu单独与氨水或单独与双氧水都不反应，但可与二者的混合溶液反应生成深蓝色溶液，写出该反应的离子方程式：______；
（5）取200mL的硝酸恰好与32g Cu₂S完全反应，已知硝酸被还原成等物质的量的NO和NO₂，另外还有CuSO₄和Cu（NO₃）₂生成，则所得工业硝酸的浓度是______mol•L^-1．

Answer 1

（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（NH₃）₄]²⁺+4H₂O+2OH^-，
故答案为：Cu+4NH₃•H₂O+H₂O₂=[Cu（NH₃）₄]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（NO₃）₂：0.2mol；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．