Question

氮的化合物是一把雙刃劍，它既是一種資源，又會給環(huán)境造成危害．
Ⅰ． 氨氣是一種重要的化工原料．
（1）NH₃與CO₂在120°C，催化劑作用下反應(yīng)生成尿素：
CO₂（g）+2NH₃（g）?（NH₂）₂CO（s）+H₂O（g），在密閉反應(yīng)容器中，混合氣體中NH₃的含量變化關(guān)系如圖所示：則A點的逆反應(yīng)速率V_（逆）（CO₂）

 

B點的正反應(yīng)速率V_（正）（CO₂）（填“＞”“=”或“＜”），氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率是

 

．
（2）將一定量的NH₂COONH₄（s）置于恒溫密閉容器中，NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），其分解達到平衡狀態(tài)時，容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為

 

．該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)的表達式為

 

．
Ⅱ．氮的氧化物會污染環(huán)境．
（3）采取還原法，用炭粉可將氮的氧化物還原．
已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.6kJ?mol^-1，C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
寫出炭粉還原一氧化氮的熱化學反應(yīng)方程式

 

（4）若用Na₂CO₃溶液吸收NO₂可生成CO₂，9.2gNO₂和Na₂CO₃溶液完全反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子0.1mol，則此反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為

 

．若生成的CO₂完全逸出，所得溶液中的離子濃度大小關(guān)系為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學平衡常數(shù)的含義

專題：化學反應(yīng)中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）氨氣的體積分數(shù)從50%變化為20%后體積分數(shù)保持不變，說明B點反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，即B點時v_正（CO₂）=v_逆（CO₂）；
A點氨氣體積百分含量大于B的氨氣體積百分含量，說明反應(yīng)正向進行達到平衡狀態(tài)，A點的正反應(yīng)速率大于B點的正反應(yīng)速率，則A點的逆反應(yīng)速率小于B點的逆反應(yīng)速率，所以A點的逆反應(yīng)速率V_（逆）（CO₂）小于B點的正反應(yīng)速率V_（正）（CO₂）；依據(jù)氨氣的體積分數(shù)結(jié)合平衡三段式列式計算平衡轉(zhuǎn)化率；
（2）根據(jù)平均相對分子質(zhì)量=

m(總)

n(總)

進行計算；化學平衡常數(shù)的表達式為生成物濃度冪次方之積比上反應(yīng)物濃度冪次方之積；
（3）根據(jù)蓋斯定律來計算化學反應(yīng)的焓變，從而書寫熱化學方程式；
（4）9.2g NO₂和Na₂CO₃溶液完全反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子0.1mol，即每2mol NO₂和Na₂CO₃溶液反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子1mol計算生成的硝酸，根據(jù)化合價的變化判斷生成物，以此書寫反應(yīng)的離子方程式．

解答： 解：（1）氨氣的體積分數(shù)從50%變化為20%后體積分數(shù)保持不變，說明B點反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，即B點時v_正（CO₂）=v_逆（CO₂）；
A點氨氣體積百分含量大于B的氨氣體積百分含量，說明反應(yīng)正向進行達到平衡狀態(tài)，A點的正反應(yīng)速率大于B點的正反應(yīng)速率，則A點的逆反應(yīng)速率小于B點的逆反應(yīng)速率，所以A點的逆反應(yīng)速率V_（逆）（CO₂）小于B點的正反應(yīng)速率V_（正）（CO₂）；
設(shè)氨氣消耗物質(zhì)的量x，開始氨氣體積分數(shù)為50%，假設(shè)氨氣為50mol，二氧化碳為50mol，
               CO₂+2NH₃?（NH₂）₂CO+H₂O
起始量（mol）   50    50       0     0
變化量（mol）   0.5x  x        0.5x  0.5x
平衡量（mol） 50-0.5x  50-x          0.5x
氨氣的體積分數(shù)即物質(zhì)的量分數(shù)=

50-x

100-x

=20%；
計算得到x=37.5mol
氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率=

37.5mol

50mol

×100%=75%，
故答案為：＜；75%；
（2）平均相對分子質(zhì)量=

m(總)

n(總)

=

2×17+1×44

2+1

=26；化學平衡常數(shù)K=c（NH₃）²c（CO₂）；故答案為：26；K=c（NH₃）²c（CO₂）；
（3）已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.6kJ?mol^-1
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
則②-①得到，C（s）+2NO（g）═CO₂（g）+N₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1-180.6kJ?mol^-1=-574.1kJ?mol^-1，
故答案為：C（s）+2NO（g）═CO₂（g）+N₂（g）△H=-574.1kJ?mol^-1；
（4）9.2gNO₂的物質(zhì)的量

9.2g

46g/mol

=0.2mol，即0.2molNO₂和Na₂CO₃溶液完全反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子0.1mol，則2molNO₂和Na₂CO₃溶液反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子1mol，則N的化合價分別有+4價變化為+5價和+3價，在堿性溶液中應(yīng)生成NO₃^-和NO₂^-，反應(yīng)的離子方程式為：2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂，若生成的CO₂完全逸出，NO₂^-水解成堿性，所得溶液中的離子濃度大小關(guān)系為c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
故答案為：2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂；c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；

點評：本題為綜合題，考查了蓋斯定律求熱化學方程式，化學平衡的移動及平衡的計算，氧化還原方程式的書寫，題目難度大，熟悉平衡原理是解題關(guān)鍵．