Question

【題目】合理應用和處理氮的化合物，在生產生活中有重要意義。

（1）氧化—還原法消除氮氧化物的轉化如下：

①反應Ⅰ為：NO＋O3＝NO2＋O2，生成11.2 L O2(標準狀況)時，轉移電子的物質的量是 mol。

②反應Ⅱ中，當n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2時，反應的化學方程式是_____。

（2）硝化法是一種古老的生產硫酸的方法，同時實現了氮氧化物的循環轉化，主要反應為：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g) △H＝－41.8 kJ·mol－1

已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H＝－196.6 kJ·mol－1，寫出NO和O2反應生成NO2的熱化學方程式 。

（3）尿素[CO(NH2)2]是一種高效化肥，也是一種化工原料。

①以尿素為原料一定條件下發生反應：CO(NH2)2 (s) + H2O(l)2 NH3(g)+CO2(g) △H = +133.6 kJ/mol。該反應的化學平衡常數的表達式K= 。關于該反應的下列說法正確的是 （填序號）。

a．從反應開始到平衡時容器中混合氣體的平均相對分子質量保持不變

b．在平衡體系中增加水的用量可使該反應的平衡常數增大

c．降低溫度使尿素的轉化率增大

②密閉容器中以等物質的量的NH3和CO2為原料，在120 ℃、催化劑作用下反應生成尿素：CO2(g) +2NH3(g)CO (NH2)2 (s) +H2O(g)，混合氣體中NH3的物質的量百分含量[(NH3)]隨時間變化關系如圖所示。則a點的正反應速率V（正）（CO2） b點的逆反應速率V（逆）（CO2）（填“＞”、“=”或“＜”）；氨氣的平衡轉化率是 。

Answer 1

【答案】⑴①1 (2分） ②6NO2＋4CO(NH2)2＝7N2＋8H2O＋4CO2 (3分）

⑵2NO(g)+O2(g)＝2NO2(g) △H＝－113.0 kJ/mol(2分）

（3）①c2(NH3)·c(CO2) (2分） a (2分） ②＞ (2分） 0.75(2分）

【解析】

試題分析：（1）①根據反應NO＋O3＝NO2＋O2可知，每生成生成1mol氧氣，反應中氮元素的化合價就從＋2價升高到＋4價，失去2個電子，則11.2 L O2（標準狀況）即0.5mol氧氣時，轉移電子的物質的量是1mol。

②反應ⅡNO2中氮元素的化合價是+4價，而尿素中氮元素的化合價是－3價，當n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2時，根據電子得失守恒可知，氮原子均轉化為氮氣，則根據原子守恒可知，其余產物是水和CO2，所以反應的化學方程式是6NO2＋4CO(NH2)2＝7N2＋8H2O＋4CO2。

（2）①已知：反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H＝－196.6 kJ·mol－1、NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g) △H＝－41.8 kJ·mol－1，則根據蓋斯定律可知前者減去后者乘以2即得到2NO(g)+O2(g) ＝ 2NO2(g)，則△H＝－196.6kJ·mol－1+41.8 kJ·mol－1×2＝－113.0 kJ·mol－1。

（3）化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，則該反應的平衡常數的表達式K＝c2(NH3)·c(CO2)。a．由于反應過程中只有生成物中的兩種氣體且它們的物質的量之比始終保持不變，故平均相對分子量也始終不變，a正確；B．平衡常數只受溫度影響，b錯誤；C．降溫平衡應該是逆向移動，轉化率降低，c錯誤，答案選a。

②圖中a點反應沒有達到平衡狀態，反應向正反應方向進行，且a點對應的反應物濃度大于b點故濃度大，則a點的正反應速率v正（CO2）大于b點的逆反應速率v（逆）（CO2）；先假設反應起始時兩種氣體均為1mol，達平衡時CO2變化nmol，NH3變化2nmol，生成的H2O為nmol。則平衡時各自的物質的量分別是(1－n)mol、(1－2n)mol、nmol，根據平衡時CO2的體積分數為20%可知，解得n＝0.375mol，所以NH3的轉化率為75%。