Question

【题目】合理应用和处理氮的化合物，在生产生活中有重要意义。

（1）氧化—还原法消除氮氧化物的转化如下：

①反应Ⅰ为：NO＋O3＝NO2＋O2，生成11.2 L O2(标准状况)时，转移电子的物质的量是 mol。

②反应Ⅱ中，当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2时，反应的化学方程式是_____。

（2）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现了氮氧化物的循环转化，主要反应为：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g) △H＝－41.8 kJ·mol－1

已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H＝－196.6 kJ·mol－1，写出NO和O2反应生成NO2的热化学方程式 。

（3）尿素[CO(NH2)2]是一种高效化肥，也是一种化工原料。

①以尿素为原料一定条件下发生反应：CO(NH2)2 (s) + H2O(l)2 NH3(g)+CO2(g) △H = +133.6 kJ/mol。该反应的化学平衡常数的表达式K= 。关于该反应的下列说法正确的是 （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．降低温度使尿素的转化率增大

②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 (NH2)2 (s) +H2O(g)，混合气体中NH3的物质的量百分含量[(NH3)]随时间变化关系如图所示。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 。

Answer 1

【答案】⑴①1 (2分） ②6NO2＋4CO(NH2)2＝7N2＋8H2O＋4CO2 (3分）

⑵2NO(g)+O2(g)＝2NO2(g) △H＝－113.0 kJ/mol(2分）

（3）①c2(NH3)·c(CO2) (2分） a (2分） ②＞ (2分） 0.75(2分）

【解析】

试题分析：（1）①根据反应NO＋O3＝NO2＋O2可知，每生成生成1mol氧气，反应中氮元素的化合价就从＋2价升高到＋4价，失去2个电子，则11.2 L O2（标准状况）即0.5mol氧气时，转移电子的物质的量是1mol。

②反应ⅡNO2中氮元素的化合价是+4价，而尿素中氮元素的化合价是－3价，当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2时，根据电子得失守恒可知，氮原子均转化为氮气，则根据原子守恒可知，其余产物是水和CO2，所以反应的化学方程式是6NO2＋4CO(NH2)2＝7N2＋8H2O＋4CO2。

（2）①已知：反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H＝－196.6 kJ·mol－1、NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g) △H＝－41.8 kJ·mol－1，则根据盖斯定律可知前者减去后者乘以2即得到2NO(g)+O2(g) ＝ 2NO2(g)，则△H＝－196.6kJ·mol－1+41.8 kJ·mol－1×2＝－113.0 kJ·mol－1。

（3）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则该反应的平衡常数的表达式K＝c2(NH3)·c(CO2)。a．由于反应过程中只有生成物中的两种气体且它们的物质的量之比始终保持不变，故平均相对分子量也始终不变，a正确；B．平衡常数只受温度影响，b错误；C．降温平衡应该是逆向移动，转化率降低，c错误，答案选a。

②图中a点反应没有达到平衡状态，反应向正反应方向进行，且a点对应的反应物浓度大于b点故浓度大，则a点的正反应速率v正（CO2）大于b点的逆反应速率v（逆）（CO2）；先假设反应起始时两种气体均为1mol，达平衡时CO2变化nmol，NH3变化2nmol，生成的H2O为nmol。则平衡时各自的物质的量分别是(1－n)mol、(1－2n)mol、nmol，根据平衡时CO2的体积分数为20%可知，解得n＝0.375mol，所以NH3的转化率为75%。