题目内容

13．合理应用和处理氮的化合物，在生产生活中有重要意义．
（1）尿素[CO（NH2）2]是一种高效化肥，也是一种化工原料．
①以尿素为原料在一定条件下发生反应：CO（NH2）2（s）+H2O（l）?2NH3（g）+CO2（g）△H=+133.6kJ/mol，该反应的化学平衡常数的表达式K=c2（NH3）•c（CO2），下列关于该反应的说法正确的是a（填序号）．
a．从反应开始到平衡时容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
b．在平衡体系中增加水的用量可使该反应的平衡常数增大
c．降低温度可使尿素的转化率增大
②尿素在一定条件下可将氦的氧化物还原为氦气，结合①中信息，尿素还原NO（g）的热化学方程式是2CO（NH2）2（s）+6NO（g）=5N2（g）+2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1804.7KJ/mol
③密闭容器中以等物质的量的NH3和CO2为原料，在120℃、催化剂作用下反应生成尿素：CO2（g）+2NH3（g）?CO（NH3）2（g）+H2O（g），混合气体中NH3的物质的量百分含量[φ（NH3）]随时间变化关系如图2所示，则a点的正反应速率v正（CO2）＞b点的逆反应速率v（逆）（CO2）（填“＞”“=”或“＜”），氨气的平衡转化率是75%．
（2）NO2会污染环境，可用Na2CO3溶液吸收NO2并生成CO2，已知9.2gNO2和Na2CO3溶液完全反应时转移电子0.1mol，此反应的离子方程式是2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2；恰好反应后，使溶液中的CO2完全逸出，所得溶液呈弱碱性，则溶液中离子浓度大小关系是c（Na+ ）＞c（NO3-）＞c（NO2-）＞c（OH-）＞c（H+）．

分析 （1）①化学平衡常数=$\frac{生成物浓度系数幂次方}{反应物浓度系数幂次方}$，固态和纯液体不列入；a、该反应中只有生成物是气体，生成的氨气和二氧化碳质量和物质的量比值不变；
b、化学平衡常数只受温度影响；
c、降温平衡向逆向移动；
②据已知热化学方程式CO（NH2）2（s）+H2O（l）?2NH3（g）+CO2（g）△H=+133.6kJ/mol，和图象写出热化学方程式4NH3（g）+6NO（g）=5N2（g）+6H2O（l）△H=-2071.9KJ/mol，书写；
③图象分析氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明b点反应达到平衡状态，a点氨气体积百分含量大于b的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，a点的正反应速率大于b点的正反应速率；依据氨气的体积分数结合平衡三段式列式计算平衡转化率；
（2）9.2g NO2和Na2CO3溶液完全反应时转移电子0.1mol，即每2mol NO2和Na2CO3溶液反应时转移电子1mol计算生成的硝酸，根据化合价的变化判断生成物，以此书写反应的离子方程式．

解答 解：（1）①尿素和水不是气体，不列入，其化学平衡常数=$\frac{生成物浓度系数幂次方}{反应物浓度系数幂次方}$=c2（NH3）•c（CO2），
a、混合气体的平均相对分子质量=$\frac{混合气体的质量总和}{混合气体的物质的量总和}$，该反应中只有生成物是气体，生成的氨气和二氧化碳质量和物质的量比值不变，故a正确；
b、化学平衡常数只受温度影响，温度不变其不变，故b错误；
c、该反应是吸热反应，降温平衡逆向移动，反应物转化率降低，故c错误；
故答案为：c2（NH3）•c（CO2）；a；
②已知①CO（NH2）2（s）+H2O（l）?2NH3（g）+CO2（g）△H=+133.6kJ/mol，
②4NH3（g）+6NO（g）=5N2（g）+6H2O（l）△H=-2071.9KJ/mol，
据盖斯定律，①×2+②得：2CO（NH2）2（s）+6NO（g）=5N2（g）+2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1804.7KJ/mol，
故答案为：2CO（NH2）2（s）+6NO（g）=5N2（g）+2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1804.7KJ/mol；
③氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明b点反应达到平衡状态，a点氨气体积百分含量大于b的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，a点的正反应速率大于b点的正反应速率，故v正（CO2）＞v逆（CO2）；
设氨气消耗物质的量x，开始氨气体积分数为50%，假设氨气为50mol，二氧化碳为50mol，
             CO2+2NH3?（NH2）2CO+H2O
起始量（mol） 50  50      0       0
变化量（mol） 0.5x x     0.5x   0.5x
平衡量（mol） 50-0.5x 50-x 0.5x 0.5x
氨气的体积分数=$\frac{50-x}{50-0.5x+50-x+0.5x}$=20%；解得x=37.5mol，
氨气的平衡转化率=$\frac{37.5mol}{50mol}$×100%=75%，
故答案为：＞；75%；
（2）9.2gNO2的物质的量$\frac{9.2g}{46g/mol}$=0.2mol，即0.2molNO2和Na2CO3溶液完全反应时转移电子0.1mol，则2molNO2和Na2CO3溶液反应时转移电子1mol，则N的化合价分别有+4价变化为+5价和+3价，在碱性溶液中应生成NO3-和NO2-，反应的离子方程式为：2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2，若生成的CO2完全逸出，NO2-水解成碱性，所得溶液中的离子浓度大小关系为c（Na+）＞c（NO3-）＞c（NO2-）＞c（OH-）＞c（H+），
故答案为：2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2；c（NO3-）＞c（NO2-）＞c（OH-）＞c（H+）．

点评 本题为综合题，考查了盖斯定律求热化学方程式，化学平衡的移动及平衡的计算，平衡常数的计算，题目难度大，熟悉平衡原理是解题关键．

练习册系列答案
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3．戊醇C5H11OH与下列物质发生反应时，所得产物可能结构种数最少（不考虑立体异构）的是（　　）
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18．如图是部分短周期元素原子（用字母表示）最外层电子束与原子序数的关系，请回答下列问题．
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（5）已知：反应ⅠCaSO2（s）+CO（g）?CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）△H1=+218.4KJ•mol-1
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假设某温度下，反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），则图2反应过程能量变化示意图正确的是D．
5．X、Y、Z、W、R、T是元素周期表前四周期常见元素，且原子序数依次增大，其相关信息如下表：
元素相关信息
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请用化学用语填空：
（1）R位于元素周期表第三周期第ⅥA族；T的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1．
（2）用“＞”或“＜”填空：
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W＞RY＞ZY＜RX＜Z
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17．近期在西非国家爆发的埃博拉疫情已得到初步控制，已知该病毒对化学药品敏感，乙醇、高锰酸钾溶液、次氯酸钠溶液、双氧水等消毒剂可以完全灭活病毒感染性，下列有关说法正确的是（　　）
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