Question

【題目】目前，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)、新能源開發(fā)很重視。

（1）汽車尾氣中含有CO、NO2等有毒氣體，對(duì)汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體轉(zhuǎn)化為無毒氣體：4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g)，恒溫恒容條件下，能夠說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填序號(hào))；

A．容器內(nèi)混合氣體顏色不再變化 B．容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變

C．2v逆(NO2)＝v正(N2) D．容器內(nèi)混合氣體密度保持不變

（2）用活性炭還原法也可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH。在T1℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的量濃度如下：

時(shí)間/min 濃度/( mol·L－1)	0	10	20	30	40	50
NO	1.0	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①根據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析T1℃時(shí)，該反應(yīng)在0～20 min的平均反應(yīng)速率v(CO2)=________；計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______。

②根據(jù)上表數(shù)據(jù)判斷，由30 min到40 min時(shí)改變的條件可能是(任寫一種)__________________。

③30 min后升高溫度至T2℃，達(dá)到新平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2濃度之比為5∶3∶3，此時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率_______(填“升高”或“降低”)，ΔH_____0(填“>”或“<”)。

（3）以CO2與NH3為原料可合成化肥尿素[化學(xué)式為CO(NH2)2]。已知：

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) ΔH=－l59.5 kJ· mol－1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH= +116.5 kJ· mol－1

③H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44.0 kJ· mol－1

寫出CO2與NH3合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式_____________________。

(4)科學(xué)家利用原電池原理，在酸性介質(zhì)中將NO2轉(zhuǎn)化為HNO3，則該轉(zhuǎn)化的負(fù)極反應(yīng)式為：_________________________________。

Answer 1

【答案】 A、B 0.015 mol·L－1·min－1 0.56(或9/16) 通入一定量NO或適當(dāng)縮小容器體積或者充入一定量1∶1的氮?dú)夂投�氧化�?/span> 降低 < 2NH3(g)+CO2(g)＝CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH＝–87.0 kJ·mol－1 NO2－e－+H2O＝NO3－+2H+

【解析】(1). A. 容器內(nèi)混合氣體顏色不再變化，說明各物質(zhì)的濃度不再變化，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；B. 因該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積不相等的可逆反應(yīng)，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；C. 當(dāng)2v逆(NO2)＝v正(N2)時(shí)，該反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率不相等，反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；D. 在恒溫恒容條件下，容器內(nèi)混合氣體密度始終不變，則容器內(nèi)混合氣體密度保持不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；答案為：A、B；

(2). ①. T1℃時(shí)，該反應(yīng)在0～20 min的平均反應(yīng)速率v(CO2)=0.3mol/L÷20min=0.015 mol·L－1·min－1，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=== 0.56(或9/16)，故答案為：0.015 mol·L－1·min－1；0.56(或9/16)；

②. 30min到40min改變某個(gè)反應(yīng)條件后再次達(dá)到平衡時(shí)K=== 0.56，平衡常數(shù)K沒有改變，說明反應(yīng)溫度不變，由圖表數(shù)據(jù)分析，30 min到40 min時(shí)改變某個(gè)反應(yīng)條件，再次達(dá)到平衡時(shí)，各氣體的濃度都增大相同的倍數(shù)，又因C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)為反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)，則改變的條件可能是通入一定量NO或適當(dāng)縮小容器體積或者充入一定量1∶1的氮?dú)夂投�氧化�?/span>，故答案為：通入一定量NO或適當(dāng)縮小容器體積或者充入一定量1∶1的氮?dú)夂投�氧化�?/span>；

③. 30 min后升高溫度至T2℃，達(dá)到新平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5∶3∶3，由反應(yīng)方程式可知，N2、CO2的濃度之比始終為1∶1，原平衡時(shí)NO和N2的濃度之比為4∶3＜5∶3，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率降低，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＜0，故答案為：降低；＜；

(3). 已知①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)ΔH=－l59.5 kJ· mol－1、②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH= +116.5 kJ· mol－1、③H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44.0 kJ· mol－1，根據(jù)蓋斯定律可知，①+②－③得：2NH3(g)+CO2(g)＝CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH＝–87.0 kJ·mol－1，故答案為：2NH3(g)+CO2(g)＝CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH＝–87.0 kJ·mol－1；

(4). 科學(xué)家利用原電池原理，在酸性介質(zhì)中將NO2轉(zhuǎn)化為HNO3，氮元素的化合價(jià)從+4價(jià)升高到+5價(jià)，說明在負(fù)極上二氧化氮失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極的反應(yīng)式為：NO2－e－+H2O＝NO3－+2H+，故答案為：NO2－e－+H2O＝NO3－+2H+。