Question

化學反應原理在工業生產中具有十分重要的意義．
（1）工業生產可以用NH₃（g）與CO₂（g）經過兩步反應生成尿素，兩步反應的能量變化示意圖如圖：

則NH₃（g）與CO₂（g）反應生成尿素的熱化學方程式為

 

．
（2）已知反應Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H=akJ．mol^-1．測得在不同溫度下，該反應的平衡常數K隨溫度的變化如下：

溫度/	500	700	900
K	1.00	1.47	2.40

①該反應的化學平衡常數表達式K=

 

，a

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．在500℃2L密閉容器中進行反應，Fe和CO₂的起始量均為4mol，則5min后達到平衡時CO₂的轉化率為

 

，生成CO的平均速率v（CO）為

 

．
②700℃反應達到平衡后，要使該平衡向右移動，其他條件不變時，可以采取的措施有

 

（填字母）．
A．縮小反應器容積    B．增加Fe的物質的量
C．升高溫度到900℃D．使用合適的催化劑
（3）硫酸廠常用NaOH溶液吸收SO₂廢氣．當吸收液呈中性時，溶液中離子濃度關系正確的是[已知n（SO

2- 3

）：n（HSO

- 3

）=1：1時，pH=7.2]（填字母）

 

．
A、c（Na⁺）=2c（SO

2- 3

）+c（HSO

- 3

）
B、c（Na⁺）＞c（HSO

- 3

）＞c（SO

2- 3

）＞c（H⁺）=c（OH^-）
C、c（Na⁺）+c（H⁺）=c（SO

2- 3

）+c（HSO

- 3

）+c（OH^-）

Answer 1

分析：（1）由圖示可知，兩步反應的完成的熱效應與一步完成的熱效應是相同的；
（2）①化學平衡常數，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，據此書寫反應①的平衡常數，注意固體不需要寫出；由表中數據可知，對于反應①，溫度越高平衡常數越大，說明升高溫度平衡向正反應移動，據此判斷a值的符號；
令平衡時參加反應的二氧化碳的物質的量為xmol，利用三段式表示出平衡時各組分的物質的量，氣體的化學計量數都為1，前后氣體的物質的量相等，用物質的量代替濃度代入平衡常數計算x的值，再利用轉化率定義計算二氧化碳的轉化率；根據參加反應的二氧化碳的物質的量計算生成的CO的物質的量，再根據v=

△n V

△t

計算v（CO）；
②根據平衡移動原理進行分析解答；
（3）吸收液呈中性時，溶質為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉，電離與水解的程度相等，結合電荷守恒解答．

解答：解：（1）由圖示可知，兩步反應的完成的熱效應與一步完成的熱效應是相同的，將兩個反應相加可得2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134 kJ/mol，
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134 kJ/mol；
（2）①反應Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）的平衡常數k=

c(CO)

c(CO2)

，
由表中數據可知，對于反應①，溫度越高平衡常數越大，說明升高溫度平衡向正反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應進行，故a＞0，
令平衡時參加反應的二氧化碳的物質的量為xmol，則：
            Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）
開始（mol）：4                  0
變化（mol）：x                  x
平衡（mol）：4-x                 x
所以

x

4-x

=1，解得x=2，
故二氧化碳的轉化率為

2mol

4mol

×100%=50%，
故CO表示的平均速率v（CO）=

2mol 2L

5min

=0.2mol/（L?min）
故答案為：

c(CO)

c(CO2)

；＞；50%；0.2mol/（Lmin）；
②A．該反應前后氣體的物質的量不變，縮小反應器體積，壓強增大，平衡不移動，故A不符合；
B．鐵是固體，增加鐵的量，對平衡無影響，故B不符合；
C．該反應正反應是吸熱反應，升高溫度到900℃，平衡向正反應移動，故C符合；
D．使用合適的催化劑，加快反應速率，平衡不移動，故D不符合；
故答案為：C；
（3）吸收液呈中性時，溶質為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉，電離與水解的程度相等，
A．由電荷守恒可知，cC（H⁺）+c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），中性溶液則c（H⁺）═c（OH^-），則c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故A正確；
B．SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，亞硫酸兩步水解，則離子濃度為c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-），故B正確；
C．電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），選項中不遵循電荷守恒，故C錯誤；
故答案為：AB．

點評：本題考查反應速率計算、平衡常數、化學平衡計算、影響反應速率與化學平衡移動的因素、蓋斯定律與反應熱的計算等，注意（5）中溶液中電荷守恒，物料守恒的分析判斷，難度中等．