Question

1．合理應(yīng)用和處理氮的化合物，在生產(chǎn)生活中有重要意義．
（1）氧化-還原法消除氮氧化物的轉(zhuǎn)化如下：NO$→_{反應(yīng)Ⅰ}^{O_{3}}$NO₂$→_{反應(yīng)Ⅱ}^{CO（NH_{2}）_{2}}$N₂
①反應(yīng)Ⅰ為：NO+O₃=NO₂+O₂，生成11.2L O₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1mol．
②反應(yīng)Ⅱ中，當(dāng)n（NO₂）：n[CO（NH₂）₂]=3：2時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)方程式是6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂．
（2）硝化法是一種古老的生產(chǎn)硫酸的方法，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了氮氧化物的循環(huán)轉(zhuǎn)化，主要反應(yīng)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(xiě)出NO和O₂反應(yīng)生成NO₂的熱化學(xué)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(yīng)：CO（NH₂）₂ （s）+H₂O（l）?2NH₃（g）+CO₂（g）△H=+133.6kJ/mol．該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=c²（NH₃）•c（CO₂）．關(guān)于該反應(yīng)的下列說(shuō)法正確的是a（填序號(hào)）．
a．從反應(yīng)開(kāi)始到平衡時(shí)容器中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
b．在平衡體系中增加水的用量可使該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大
c．降低溫度使尿素的轉(zhuǎn)化率增大
②密閉容器中以等物質(zhì)的量的NH₃和CO₂為原料，在120℃、催化劑作用下反應(yīng)生成尿素：CO₂（g）+2NH₃（g）?CO （NH₂）₂ （s）+H₂O（g），混合氣體中NH₃的物質(zhì)的量百分含量[φ（NH₃）]隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示．則a點(diǎn)的正反應(yīng)速率v_（正）（CO₂）＞b點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v_（逆）（CO₂）（填“＞”、“=”或“＜”）；氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率是75%．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)化合價(jià)的變化來(lái)確定電子轉(zhuǎn)移數(shù)目；
②反應(yīng)方程式中，化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于物質(zhì)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(jù)蓋斯定律由②-①×2進(jìn)行計(jì)算，書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；
（3）①化學(xué)平衡常數(shù)=$\frac{生成物濃度系數(shù)冪次方}{反應(yīng)物濃度系數(shù)冪次方}$，固態(tài)和純液體不列入；a、該反應(yīng)中只有生成物是氣體，生成的氨氣和二氧化碳質(zhì)量和物質(zhì)的量比值不變；
b、化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響；
c、降溫平衡向逆向移動(dòng)；
②圖象分析氨氣的體積分?jǐn)?shù)從50%變化為20%后體積分?jǐn)?shù)保持不變，說(shuō)明b點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，a點(diǎn)氨氣體積百分含量大于b的氨氣體積百分含量，說(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行達(dá)到平衡狀態(tài)，a點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)的正反應(yīng)速率；依據(jù)氨氣的體積分?jǐn)?shù)結(jié)合平衡三段式列式計(jì)算平衡轉(zhuǎn)化率．

解答 解：（1）①NO+O₃═NO₂+O₂，生成1mol氧氣轉(zhuǎn)移電子是2mol，生成11.2L即0.5molO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1mol，故答案為：1；
②當(dāng)n（NO₂）：n[CO（NH₂）₂]=3：2，即NO₂和CO（NH₂）₂的化學(xué)計(jì)量數(shù)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(xué)平衡常數(shù)=$\frac{生成物濃度系數(shù)冪次方}{反應(yīng)物濃度系數(shù)冪次方}$=c²（NH₃）•c（CO₂），
a、混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量=$\frac{混合氣體的質(zhì)量總和}{混合氣體的物質(zhì)的量總和}$，該反應(yīng)中只有生成物是氣體，生成的氨氣和二氧化碳質(zhì)量和物質(zhì)的量比值不變，故a正確；
b、化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變其不變，故b錯(cuò)誤；
c、該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，降溫平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率降低，故c錯(cuò)誤；
故答案為：c²（NH₃）•c（CO₂）；a；
②氨氣的體積分?jǐn)?shù)從50%變化為20%后體積分?jǐn)?shù)保持不變，說(shuō)明b點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，a點(diǎn)氨氣體積百分含量大于b的氨氣體積百分含量，說(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行達(dá)到平衡狀態(tài)，a點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)的正反應(yīng)速率，故v_正（CO₂）＞v_逆（CO₂）；
設(shè)氨氣消耗物質(zhì)的量x，開(kāi)始氨氣體積分?jǐn)?shù)為50%，假設(shè)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?jǐn)?shù)=$\frac{50-x}{50-0.5x+50-x+0.5x}$=20%；解得x=37.5mol，
氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率=$\frac{37.5mol}{50mol}$×100%=75%，
故答案為：＞；75%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，涉及氧化還原反應(yīng)、蓋斯定律的應(yīng)用以及化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算知識(shí)，難度較大．側(cè)重于影響平衡移動(dòng)及平衡常數(shù)的因素的考查，注意知識(shí)的歸納和整理是關(guān)鍵．