Question

【题目】含氮化合物的研发与绿色反展、经济可持续发展有着密切关联．
（1）氨是一种重要化工原料．合成氨原料气H2 ， 可用天然气为原料制得，有关反应能量变化如图1所示．则用CH4（g）和H20（g）反应制得H2（g）和CO（g）的热化学方程式为：
（2）氮的氧化物有着广泛用途，又是环境的污染物．（i）在150℃时，将0.4mol NO2气体充入体积为2L的真空密闭容器中，发生反应：2NO2（g）N2O4（g）．
每隔一定时间测定容器内各物质的物质的量，数据如下表：

时间/S	0	20	40	60	80
N（NO2）/mol	0.4	n1	0.26	n3	n4
N（N2O4）/mol	0	0.05	n2	0.08	0.08

①当反应在150℃达到平衡时，该反应平衡常数K= ． （填数值）
②若最初通入N2O4 ， 在相同条件下达到平衡时，各物质浓度仍然相同，则N2O4的起始浓度
应为 ．
（ii）氨氧化制HNO3的尾气中含有NO和NO2 ， 且n（NO）：n（NO2）=1：1，可用尿素溶液除去，其作用原理是：NO2和NO与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素[CO（ NH2）2]反应生成对环境无污
染的物质．若用1mol尿素吸收该尾气，则能吸收氮氧化物g．
（3）氨气，CO2在一定条件下可合成尿素，其反应为：2NH3（g）+CO2（g）═CO（NH2）2（s）+H2O（g）图2表示合成塔中氨碳比a与CO2转化率ω的关系．a为[n（NH3）：n（CO2）]，b为水碳比[n（H2O）：n（CO2）]．则：
①b应控制在；
A.1.5～1.6 B.1～1.1 C.0.6～0.7
②a应控制在4.0的理由是 ．

Answer 1

【答案】
（1）CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）△H=+171.1KJ/mol
（2）2.8；0.10mol/L；76
（3）C；a等于4.0，CO2转化率迅速提高到最大值；而a在4.0之后增大，c（NH3）转化率无明显增大
【解析】解：（1）分别根据图象1、2、3可知热化学方程式为：CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=﹣282KJ/mol ①H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）△H=﹣241.8KJ/mol ②
CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣836.3KJ/mol ③
将③﹣①﹣②×3可得：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=+171.1KJ/mol，所以答案是：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=+171.1KJ/mol；（2）（i）①根据方程式中物质间的计量数关系、利用三段式可知，n1=0.3mol，n2=0.07mol，n3=0.24mol，n4=0.24mol，故在60min时反应达平衡，NO2的平衡浓度为0.12mol/L、N2O4的平衡浓度为0.04mol/L，故反应的平衡常数K= = =2.8，所以答案是：2.8；
②若最初通人N2O4 ， 在相同条件下达到平衡时，各物质浓度仍然相同，即与通入0.4molNO2达等效平衡，而在恒温恒容条件下，按照等量加料，则达等效平衡，故应加入0.2molN2O4 ， 即0.1mol/L，所以答案是：0.1mol/L；
（ii）由题目信息可知，NO、NO2二者混合物与水反应生成亚硝酸，反应方程式为NO+NO2+H2O=2HNO2；亚硝酸再与尿素反应生成CO2和N2 ， 反应方程式为CO （NH2）2+2HNO2=CO2+2N2+3H2O，
NO+NO2 ～2HNO2 ～CO（NH2）2
（30+46）g 1mol
1mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物（假设NO、NO2体积比为1：1）的质量为76g，所以答案是：76；（3）①氨碳比a[n（NH3）/n（CO2）]相同时，水碳比b[n（H2O）/n（CO2）]为0.6～0.7时，二氧化碳转化率最大，所以答案是：A；
②氨碳比a[n（NH3）/n（CO2）]大于4.0时，增大氨气的物质的量，二氧化碳的转化率增加不大，增加了生产成本；氨碳比a[n（NH3）/n（CO2）]小于4.0时，二氧化碳的转化率较小，
所以答案是：氨碳比a[n（NH3）/n（CO2）]大于4.0时，增大氨气的物质的量，二氧化碳的转化率增加不大，增加了生产成本；氨碳比a[n（NH3）/n（CO2）]小于4.0时，二氧化碳的转化率较小．
【考点精析】关于本题考查的化学平衡状态本质及特征和化学平衡的计算，需要了解化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%才能得出正确答案．