Question

1．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：NO$→_{反應Ⅰ}^{O_{3}}$NO₂$→_{反應Ⅱ}^{CO（NH_{2}）_{2}}$N₂
①反應Ⅰ為：NO+O₃=NO₂+O₂，生成11.2L O₂（標準狀況）時，轉移電子的物質的量是1mol．
②反應Ⅱ中，當n（NO₂）：n[CO（NH₂）₂]=3：2時，反應的化學方程式是6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂．
（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(huán)轉化，主要反應為：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol^-1，已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1，寫出NO和O₂反應生成NO₂的熱化學方程式：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g），△H=-113.0 kJ•mol^-1．
（3）尿素[CO（NH₂）₂]是一種高效化肥，也是一種化工原料．
①以尿素為原料在一定條件下發(fā)生反應：CO（NH₂）₂ （s）+H₂O（l）?2NH₃（g）+CO₂（g）△H=+133.6kJ/mol．該反應的化學平衡常數表達式K=c²（NH₃）•c（CO₂）．關于該反應的下列說法正確的是a（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[φ（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75%．

Answer 1

分析 （1）①根據化合價的變化來確定電子轉移數目；
②反應方程式中，化學計量數之比等于物質的量之比；
（2）①NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol^-1；
②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1，
根據蓋斯定律由②-①×2進行計算，書寫熱化學方程式；
（3）①化學平衡常數=$\frac{生成物濃度系數冪次方}{反應物濃度系數冪次方}$，固態(tài)和純液體不列入；a、該反應中只有生成物是氣體，生成的氨氣和二氧化碳質量和物質的量比值不變；
b、化學平衡常數只受溫度影響；
c、降溫平衡向逆向移動；
②圖象分析氨氣的體積分數從50%變化為20%后體積分數保持不變，說明b點反應達到平衡狀態(tài)，a點氨氣體積百分含量大于b的氨氣體積百分含量，說明反應正向進行達到平衡狀態(tài)，a點的正反應速率大于b點的正反應速率；依據氨氣的體積分數結合平衡三段式列式計算平衡轉化率．

解答 解：（1）①NO+O₃═NO₂+O₂，生成1mol氧氣轉移電子是2mol，生成11.2L即0.5molO₂（標準狀況）時，轉移電子的物質的量是1mol，故答案為：1；
②當n（NO₂）：n[CO（NH₂）₂]=3：2，即NO₂和CO（NH₂）₂的化學計量數之比是3：2，其方程式表示為：6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂，
故答案為：6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂；
（2）已知：①NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol^-1；
②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1，
由②-①×2得：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g），△H=-196.6kJ•mol^-1-2×（-41.8kJ•mol^-1）=-113.0 kJ•mol^-1，
故答案為：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g），△H=-113.0 kJ•mol^-1；
（3）①尿素和水不是氣體，不列入，其化學平衡常數=$\frac{生成物濃度系數冪次方}{反應物濃度系數冪次方}$=c²（NH₃）•c（CO₂），
a、混合氣體的平均相對分子質量=$\frac{混合氣體的質量總和}{混合氣體的物質的量總和}$，該反應中只有生成物是氣體，生成的氨氣和二氧化碳質量和物質的量比值不變，故a正確；
b、化學平衡常數只受溫度影響，溫度不變其不變，故b錯誤；
c、該反應是吸熱反應，降溫平衡逆向移動，反應物轉化率降低，故c錯誤；
故答案為：c²（NH₃）•c（CO₂）；a；
②氨氣的體積分數從50%變化為20%后體積分數保持不變，說明b點反應達到平衡狀態(tài)，a點氨氣體積百分含量大于b的氨氣體積百分含量，說明反應正向進行達到平衡狀態(tài)，a點的正反應速率大于b點的正反應速率，故v_正（CO₂）＞v_逆（CO₂）；
設氨氣消耗物質的量x，開始氨氣體積分數為50%，假設氨氣為50mol，二氧化碳為50mol，
CO₂+2NH₃?（NH₂）₂CO+H₂O
起始量（mol） 50 50 0 0
變化量（mol） 0.5x x 0.5x 0.5x
平衡量（mol） 50-0.5x 50-x 0.5x 0.5x
氨氣的體積分數=$\frac{50-x}{50-0.5x+50-x+0.5x}$=20%；解得x=37.5mol，
氨氣的平衡轉化率=$\frac{37.5mol}{50mol}$×100%=75%，
故答案為：＞；75%．

點評 本題考查的知識點較多，綜合性較強，涉及氧化還原反應、蓋斯定律的應用以及化學平衡的有關計算知識，難度較大．側重于影響平衡移動及平衡常數的因素的考查，注意知識的歸納和整理是關鍵．