Question

13．氮的化合物既是一种资源，也会给环境造成危害．
I．氨气是一种重要的化工原料．
（1）NH₃与CO₂在120°C，催化剂作用下反应生成尿素：CO₂（g）+2NH₃（g）?（NH₂）₂CO（s）+H₂O（g），△H=-x KJ/mol  （x＞0），其他相关数据如表：

物质	NH3（g）	CO2（g）	CO（NH2）2（s）	H2O（g）
1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/KJ	a	b	z	d

则表中z（用x a b d表示）的大小为x-d+b+2a．
（2）120℃时，在2L密闭反应容器中充入3mol CO₂与NH₃的混合气体，混合气体中NH₃的体积分数随反应时间变化关系如图2所示，该反应到达平衡时CO₂的平均反应速率为0.00417mol/（L•s），此温度时的平衡常数为8．

下列能使正反应的化学反应速率加快的措施有②③．
①及时分离出尿素  ②升高温度   ③向密闭定容容器中再充入CO₂ ④降低温度
Ⅱ．氮的氧化物会污染环境．目前，硝酸厂尾气治理可采用NH₃与于NO在催化剂存在的条件下作用，将污染物转化为无污染的物质．某研究小组拟验证NO能被氨气还原并计算其转化率（已知浓硫酸在常温下不氧化NO气体）．

（l）写出装置⑤中反应的化学方程式4NH₃+6NO$\frac{\underline{催化剂}}{△}$5N₂+6H₂O．
（2）装置①和装置②如图4，仪器A的名称为分液漏斗，其中盛放的药品名称为浓氨水．
装置②中，先在试管中加入2-3 粒石灰石，注入适量稀硝酸，反应一段时间后，再塞上带有细铜丝的胶塞进行后续反应，加入石灰石的作用是产生CO₂，排出装置中的空气，防止NO被氧化．
（3）装置⑥中，小段玻璃管的作用是防倒吸；装置⑦的作用是除去NO，NO与FeSO₄溶液反应形成棕色[Fe（NO）]SO₄溶液，同时装置⑦还用来检验氨气是否除尽，若氨气未除尽，可观察到的实验现象是溶液变浑浊．

Answer 1

分析 I．（1）依据△H=反应物的总键能-生成物的总键能计算；
（2）根据v=$\frac{△c}{△t}$结合三段式利用各物质的反应速率之比等于计量数之比计算v（CO₂）；平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，以此三段式解答平衡常数；
可增大浓度、压强、升高温度或加入催化剂，可加快反应速率；
Ⅱ．（l）NO与氨气反应，反应中NO中的N元素得电子化合价降低，氨气N元素失去电子化合价升高，生成氮气和水；
（2）根据仪器的特征及常见仪器的名称解答；装置①制备氨气，其中盛放的药品名称为浓氨水；装置②产生CO₂，排出装置中的空气，防止NO被氧化；
（3）装置⑥中，小段玻璃管的作用是防止倒吸；装置⑦是用来检验氨气是否除净的装置，若氨气有剩余，在溶液中会生成沉淀．

解答 解：Ⅰ．（1）CO₂（g）+2NH₃（g）?（NH₂）₂CO（s）+H₂O（g），△H=-x KJ/mol （x＞0），△H=反应物的总键能-生成物的总键能=b+2a-z-d=-x，z=x-d+b+2a，
故答案为：x-d+b+2a；
（2）由图可知，开始时NH₃的体积分数为50%，充入3mol CO₂与NH₃的混合气体，分别都为1.5mol，平衡时NH₃的体积分数为20%，设变化的 物质的量CO₂为x
                      CO₂（g）+2NH₃（g）?（NH₂）₂CO（s）+H₂O（g），
开始（mol）：1.5             1.5                          0                     0
变化（mol）：x            2x                            x                      x
平衡（mol）：1.5-x              1.5-2x                    x                        x
则$\frac{1.5-2x}{1.5-x+1.5-2x+x+x}$=20%，解得x=0.5，该反应到达平衡时CO₂的平均反应速率v（CO₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.5}{\frac{2L}{60S}}$≈0.00417mol/（L•s）；
此温度时的平衡常数为K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{C}^{\;}（C{O}_{2}）×{C}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{\frac{0.5}{2}}{\frac{1}{2}×（\frac{0.5}{2}）^{2}}$=8，
①及时分离出尿素，减少生成物浓度，减慢反应速率，故①错误； ②升高温度，提高活化分子百分数，反应速率加快，故②正确； ③向密闭定容容器中再充入CO₂ 增大反应物浓度，反应速率加快，故③正确；④降低温度，降低活化分子百分数，反应速率减慢，故④错误；
故答案为：0.00417mol/（L•s）； 8； ②③；
Ⅱ．（1）在加热和催化剂条件下，NO与氨气反应生成氮气和水，其反应的方程式为：4NH₃+6NO$\frac{\underline{催化剂}}{△}$5N₂+6H₂O，
故答案为：4NH₃+6NO$\frac{\underline{催化剂}}{△}$5N₂+6H₂O；
（2）仪器A具有玻璃活塞的漏斗为分液漏斗，装置①浓氨水和生石灰两种试剂制备氨气，所以其中盛放的药品名称为浓氨水，装置②利用稀硝酸和碳酸钙反应生成二氧化碳气体充满装置，把装置中的空气排净，可以避免生成的一氧化氮被空气中的氧气氧化；
故答案为：分液漏斗；浓氨水；产生CO₂，排出装置中的空气，防止NO被氧化；
（3）装置⑥中，小段玻璃管的作用是防止氨气易溶于水发生倒吸现象；装置⑦是用来检验氨气是否除净的装置，硫酸亚铁和氨气反应生成白色沉淀氢氧化亚铁，若氨气未除净，⑦中溶液中会生成氢氧化亚铁沉淀，则溶液变浑浊；
故答案为：防倒吸；溶液变浑浊．

点评 本题考查了物质性质的实验验证和反应现象的判断应用，注意掌握常见气体的制备原理和方法以及常见物质的检验方法，题目难度中等，侧重于考查学生的实验探究能力和对基础知识的综合应用能力．