Question

化學(xué)反應(yīng)原理在工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的意義．
（1）工業(yè)生產(chǎn)可以用NH₃（g）與CO₂（g）經(jīng)過兩步反應(yīng)生成尿素，兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如圖：

則NH₃（g）與CO₂（g）反應(yīng)生成尿素的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）已知反應(yīng)Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H=akJ．mol^-1．測(cè)得在不同溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)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(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

，a

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．在500℃2L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，F(xiàn)e和CO₂的起始量均為4mol，則5min后達(dá)到平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率為

 

，生成CO的平均速率v（CO）為

 

．
②700℃反應(yīng)達(dá)到平衡后，要使該平衡向右移動(dòng)，其他條件不變時(shí)，可以采取的措施有

 

（填字母）．
A．縮小反應(yīng)器容積    B．增加Fe的物質(zhì)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(dāng)吸收液呈中性時(shí)，溶液中離子濃度關(guān)系正確的是[已知n（SO

2- 3

）：n（HSO

- 3

）=1：1時(shí)，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(yīng)的完成的熱效應(yīng)與一步完成的熱效應(yīng)是相同的；
（2）①化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫反應(yīng)①的平衡常數(shù)，注意固體不需要寫出；由表中數(shù)據(jù)可知，對(duì)于反應(yīng)①，溫度越高平衡常數(shù)越大，說明升高溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，據(jù)此判斷a值的符號(hào)；
令平衡時(shí)參加反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量為xmol，利用三段式表示出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)都為1，前后氣體的物質(zhì)的量相等，用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)計(jì)算x的值，再利用轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算二氧化碳的轉(zhuǎn)化率；根據(jù)參加反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量計(jì)算生成的CO的物質(zhì)的量，再根據(jù)v=

△n V

△t

計(jì)算v（CO）；
②根據(jù)平衡移動(dòng)原理進(jìn)行分析解答；
（3）吸收液呈中性時(shí)，溶質(zhì)為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉，電離與水解的程度相等，結(jié)合電荷守恒解答．

解答：解：（1）由圖示可知，兩步反應(yīng)的完成的熱效應(yīng)與一步完成的熱效應(yīng)是相同的，將兩個(gè)反應(yīng)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(yīng)Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）的平衡常數(shù)k=

c(CO)

c(CO2)

，
由表中數(shù)據(jù)可知，對(duì)于反應(yīng)①，溫度越高平衡常數(shù)越大，說明升高溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)進(jìn)行，故a＞0，
令平衡時(shí)參加反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)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(zhuǎn)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(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，縮小反應(yīng)器體積，壓強(qiáng)增大，平衡不移動(dòng)，故A不符合；
B．鐵是固體，增加鐵的量，對(duì)平衡無影響，故B不符合；
C．該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度到900℃，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，故C符合；
D．使用合適的催化劑，加快反應(yīng)速率，平衡不移動(dòng)，故D不符合；
故答案為：C；
（3）吸收液呈中性時(shí)，溶質(zhì)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(xiàng)中不遵循電荷守恒，故C錯(cuò)誤；
故答案為：AB．

點(diǎn)評(píng)：本題考查反應(yīng)速率計(jì)算、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡計(jì)算、影響反應(yīng)速率與化學(xué)平衡移動(dòng)的因素、蓋斯定律與反應(yīng)熱的計(jì)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．