Question

【題目】氨是重要的基礎(chǔ)化工原料，可以制備亞硝酸(HNO2)、連二次硝酸(H2N2O2)、尿素[CO(NH2)2]等多種含氮的化工產(chǎn)品

（1）已知：25℃時，亞硝酸和連二次硝酸的電離常數(shù)如下表所示：

化學(xué)式	HNO2	H2N2O2
電離常數(shù)	Ka=5.1×104	Ka1=6.17×108 、Ka2=2.88×1012

①物質(zhì)的量濃度相同的NaNO2和NaHN2O2溶液的pH(NaNO2)_________pH（NaHN2O2)（填“>”“<”或“=”）。

②25℃時，NaHN2O2溶液中存在水解平衡，其水解常數(shù)Kh=____（保留三位有效數(shù)字）。

③0.1mol/L NaHN2O2溶液中離子濃度由大到小為：________________________________

（2）以NH3與CO2為原料可以合成尿素[CO(NH2)2]，涉及的化學(xué)反應(yīng)如下：

反應(yīng)I：2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s) ΔH1=159.5 kJ·mol1；

反應(yīng)II：NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH2=+116.5 kJ·mol1；

反應(yīng)III：H2O(l)H2O(g) ΔH3=+44.0 kJ·mol1。

則反應(yīng)IV：NH3與CO2合成尿素同時生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為__________________。

（3）T1℃時，向容積為2 L的恒容密閉容器中充入n(NH3)∶n(CO2)=2∶1的原料氣，使之發(fā)生反應(yīng)IV，反應(yīng)結(jié)束后得到尿素的質(zhì)量為30 g，容器內(nèi)的壓強(qiáng)(p)隨時間(t)的變化如圖1所示。

①T1℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的值為______________。

②圖2中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為________（填曲線標(biāo)記字母）。

Answer 1

【答案】<1.62×107c（Na+）＞c（HN2O2-）＞c（OH-）＞c（H+）＞c（N2O22-）2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH=87.0 kJ·mol1128(mol/L)-3a

【解析】

(1)①根據(jù)“越弱越水解”的規(guī)律，可知NaHN2O2的水解程度大于NaNO2，故pH(NaNO2) ＜pH(NaHN2O2)。

②根據(jù)NaHN2O2的水解方程式，可得關(guān)系式：Kh= =1.62×107。

③由HN2O2-的電離平衡常數(shù)Ka2=2.88×1012小于HN2O2-的水解平衡常數(shù)Kh =1.62×107，所以NaHN2O2溶液呈堿性，所以NaHN2O2溶液中離子濃度由大到小為：c（Na+）＞c（HN2O2-）＞c（OH-）＞c（H+）＞c（N2O22-）。

(2)根據(jù)蓋斯定律：I式-II式-III式得方程式2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)，則ΔH=159.5 kJ·mol1-116.5 kJ·mol1-44.0 kJ·mol1=87.0 kJ·mol1。

(3)①尿素的質(zhì)量為30g，則尿素的物質(zhì)的量為30g÷60g/mol=0.5mol,因為 n(NH3)∶n(CO2)=2∶1，設(shè)n(NH3)為2 a，n(CO2)為a，則根據(jù)反應(yīng)方程式的三段式：

化學(xué)反應(yīng)方程式：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)

起始物質(zhì)的量/mol 2a a 0 0

轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/mol 1 0.5 0.5 0.5

平衡物質(zhì)的量/mol 2a1 a0.5 0.5 0.5

恒溫恒容條件下，壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，由圖像可知：(2 a + a):( 2a1+ a0.5)=9:3，解之得：a=0.75,平衡時c(NH3)=(2 a -1)mol/2L=0.25 mol·L1，c(CO2)=( a0.5)mol/2L =0.125 mol·L1；根據(jù)反應(yīng)可知平衡常數(shù)K= =128(mol/L)-3。

②正反應(yīng)放熱，升溫平衡向左移動，故平衡常數(shù)K減小，故a曲線表。