题目内容
【题目】目前,人们对环境保护、新能源开发很重视。
(1)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,能使有毒气体转化为无毒气体:4CO(g)+2N02(g)C02(g)+N2(g),恒温恒容条件下,能够说明该反应已达到平衡状态的是_____填字母);
A.容器内混合气体颜色不再变化
B.容器内的压强保持不变
C. 2v逆(NO2)=v正(N2)
D.容器内混合气体密度保持不变
(2)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H。在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下:
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
浓度/mol·L-1 | ||||||
NO | 1.0 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
CO2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
①根据图表数据分析Tl℃时,该反应在0~20 min的平均反应速率v(C02)=___;计算该反应的平衡常数K=____。(保留两位有效数字)
②根据上表数据判断,由30 min到40 min时改变的条件可能是(任写一种)_____。
(3)以CO2span>与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。已知:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)△H=-l59.5kJ/mol
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ/mol
③H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol
写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式____。
(4)科学家利用原电池原理,在酸性溶液中将N02转化为HN03,则该转化的负极电极方程式为____。
【答案】A B 0.015 mol·L-1·min-10.56通入一定量NO(或适当缩小容器体积或充入一定量1∶1的氮气和二氧化碳)2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH=–87.0 kJ·mol-1NO2-e-+H2O=NO3-+2H+
【解析】
(1)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。则
A.容器内混合气体颜色不再变化说明NO2浓度不再发生变化,反应达到平衡状态,A正确;
B.正反应体积减小,则容器内的压强保持不变,说明反应达到平衡状态,B正确;
C. 2v逆(NO2)=v正(N2)时不满足反应速率之比是化学计量数之比,没有达到平衡状态,C错误;
D.密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,容器内混合气体密度保持不变不能说明反应达到平衡状态,D错误。
答案选AB。
(2)①0~20min内,CO2的平均反应速率v(CO2)=0.3mol/L÷20min=0.015molL-1min-1;反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)的平衡浓度c(N2)=0.3mol/L、c(CO2)=0.3mol/L、c(NO)=0.4mol/L,因此反应的平衡常数K=c(N2)×c(CO2)/c2(NO)=0.3×0.3/0.42=0.56;
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,依据图表数据分析,平衡状态物质浓度增大,依据平衡常数计算K=c(N2)×c(CO2)/c2(NO)=0.36×0.36/0.482=0.56,平衡常数随温度变化,平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度;依据数据分析,氮气浓度增大,二氧化碳和一氧化氮浓度增大,反应前后气体体积不变,所以改变的条件可能是通入一定量NO或适当缩小容器体积或充入一定量1∶1的氮气和二氧化碳;
(3)①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)△H=-l59.5kJ/mol
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ/mol
③H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol
依据热化学方程式和盖斯定律计算①+②-③得到CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式为2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH=–87.0 kJ·mol-1;
(4)利用原电池原理,在酸性溶液中将N02转化为HN03,负极发生失去电子的氧化反应,则该转化的负极电极方程式为NO2-e-+H2O=NO3-+2H+。
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