Question

【題目】2015年9月爆發的德國大眾車尾氣排放作弊事件引起了公眾的關注。大眾車尾氣中常含有大里氮氧化物．通常會采用噴射尿素溶液的方法，將有毒的氮氧化物還原成無污染的物質。大眾選擇了一種違規做法，即在客戶平時用車時不開啟噴射尿素的尾氣后處理系統，而是通過軟件讓這一系統只在尾氣排放檢測時啟動。

I、通過NOx傳感器可監測空氣的NOx的含量，其工作原理圖如下圖，寫出NiO電極的電極反應式__________________；

Ⅱ、以CO2與NH3為原料可合成尿素[化學式為CO(NH2)2]。已知：

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) △H=-l59.5kJmol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+116.5kJmol-1

③H2O(l)=H2O(g) △H=+44.0kJmol-1

（1）寫出CO2與NH3合成尿素和液態水的熱化學反應方程式____________；

（2）恒溫下將2molNH3和1molCO2放入容積為2L的密閉容器中，反應生成NH2CO2NH4(s)，2分鐘后達到平衡。此時NH3的濃度為0.8mol/L，則CO2的反應速率為________，NH3的轉化率是________。

Ⅲ、尿素在一定溫度下可分解生成NH3，NH3催化還原NxOy可以消除氮氧化物的污染。已知：

反應a：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)

反應b：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)

反應c: 4NH3(g)+6NO2(g)5N2(g)+3O2(g)+6H2O(l)

（1）相同條件下，反應a在2L密閉容器內，選用不同的催化劑，反應產物N2的量隨時間變化如圖所示。下列說法正確的是________________。

A．該反應的活化能大小順序是：Ea(A)＞Ea(B)＞Ea(C)

B．增大壓強能使反應速率加快，是因為增加了活化分子百分數

C．單位時間內H-O鍵與N-H鍵斷裂的數目相等時，說明反應已經達到平衡

D．若在恒容絕熱的密閉容器中發生反應，當K值不變時，說明反應已經達到平衡

（2）對于反應c來說，可加快反應速率的措施有_______________(任寫2種)

（3）恒溫恒容條件下，反應b達到平衡時體系中n(NO):n(O2):n(NO2)=2:1:2,在其他條件不變時，再充入NO2氣體，NO2體積分數_______(填“變大”、“變小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】I、NO-2e- +O2-=NO2；

II、（1）2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)++H2O(l) ΔH=87.0kJ/mol；（2）0.05mol/(L·min)；20%；

III、（1）CD；（2）增加NH3或NO2或N2或O2的濃度；升高溫度；增大壓強等；（3）變大。

【解析】

試題分析：I、裝置無外接電源，故為原電池，鉑電極上氧氣得電子生成氧離子而被還原，所以為正極，發生還原反應；NiO電極上NO失電子和氧離子反應生成二氧化氮，NiO為負極，所以電極反應式為：NO+O2--2e-=NO2，故答案為：NO+O2--2e-=NO2．

II、（1）①2NH3(g)+CO2(g)→NH2CO2 NH4(s)+l59.5kJmol-1，②NH2CO2NH4(s)→CO(NH2)2(s)+H2O(g)-116.5kJmol-1，③H2O(l)→H2O(g)-44.0kJmol-1，依據熱化學方程式和蓋斯定律計算①+②-③得到CO2與NH3合成尿素和液態水的熱化學反應方程式為：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-87.0KJ/mol；故答案為：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-87.0KJ/mol；

（2）平衡時，NH3的濃度為0.8mol/L，則NH3的物質的量為0.8mol/L×2L=1.6mol，

2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2 NH4(s)

起始(mol) 2 1 0

反應 0.4 0.2 0.2

平衡 1.6 0.8

CO2的反應速率===0.05mol/(L·min)，NH3的轉化率=×100%=20%，故答案為：0.05mol/(L·min)；20%；

III、（1）A．相同時間內生成的氮氣的物質的量越多，則反應速率越快，活化能越低，所以該反應的活化能大小順序是：Ea(A)＜Ea(B)＜Ea(C)，故A錯誤；B．增大壓強能使反應速率加快，是因為增大了活化分子數，而活化分子百分數不變，故B錯誤；C．單位時間內H-O鍵斷裂表示逆速率，N-H鍵斷裂表示正速率，單位時間內H-O鍵與N-H鍵斷裂的數目相等時，則消耗的NH3和消耗的水的物質的量之比為4：6，則正逆速率之比等于4：6，說明反應已經達到平衡，故C正確；D．該反應為放熱反應，恒容絕熱的密閉容器中，反應時溫度會升高，則K會減小，當K值不變時，說明反應已經達到平衡，故D正確；故答案為：CD；

（2）對于反應c來說，可加快反應速率的措施有增加NH3或NO2或N2或O2的濃度；升高溫度；增大壓強等，故答案為：增加NH3或NO2或N2或O2的濃度；升高溫度；增大壓強等；

（3）一定條件下，反應II2NO(g)+O2(g)2NO2(g)達到平衡時體系中n(NO)：n(O2)：n(NO2)=2：1：2。在其它條件不變時，若恒溫恒容容器中，再充入NO2氣體，容器中壓強增大，與原來平衡相比較，平衡正向移動，則NO2體積分數變大；故答案為：變大。