Question

【題目】研究碳、氮、硫及其化合物的轉(zhuǎn)化對于環(huán)境的改善有重大意義。請回答下列問題：

（1）已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=196.6 kJ·mol1

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=113.0 kJ·mol1

則反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的△H=___________。

（2）在一定條件下氨氣可以合成尿素：2NH3(g)+CO2(g)(NH2)2CO(s)+H2O(g)。

①一定條件下，在2 L的恒容密閉容器中，充入2 mol NH3和1mol CO2，反應(yīng)經(jīng)5 min后達到平衡，測得容器中水蒸氣為0.6 mol，則平均反應(yīng)速率v(CO2)=____________mol/(L·min)。

②尿素的合成過程分兩步進行：

2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l)

NH2COONH4(l)(NH2)2CO(g)+H2O(g)

第一步反應(yīng)在11.1 Mpa、160 ℃的條件下反應(yīng)較快，轉(zhuǎn)化率也較高，第二步反應(yīng)在相同條件下反應(yīng)速率較慢，轉(zhuǎn)化率也較低。因此，總反應(yīng)的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率主要取決于____________（填“第一步”或“第二步”）。

③將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于特制的密閉真空容器中（假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計），在恒定溫度下使其達到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，不能判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài)的是________（填字母）。

a．v正(NH3)=2v逆(CO2)

b．密閉容器中氨氣的體積分數(shù)不變

c．密閉容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

d．密閉容器中混合氣體的密度不變

（3）在一定條件下焦炭可以還原NO2，反應(yīng)為：2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，在恒溫條件下，

3 mol NO2和足量C發(fā)生該反應(yīng)，測得平衡時NO2和N2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示：

①A、B兩點的濃度平衡常數(shù)關(guān)系：Kc(A) Kc(B)（填“＜”“＞”或“=”）。

②A、B、C三點中NO2的轉(zhuǎn)化率最小的是 （填“A”“B”或“C”）點。

③計算C點時該反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)Kp(C)= （Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)）。

（4）將CH4+2NO2CO2+2H2O+N2的反應(yīng)設(shè)計為原電池，電池內(nèi)部是摻雜氧化釔的氧化鋯晶體，可以傳導(dǎo)O2。則電池的正極電極反應(yīng)式為______________。

Answer 1

【答案】

（1）41.8 kJ·mol1（2分）

（2）①0.06（2分） ②第二步（1分） bc（2分）

（3）①=（1分） ②B（2分） ③5MPa（2分）

（4）2NO2+8e4O2+N2（2分）

【解析】

試題分析：

（1）根據(jù)蓋斯定律，將第二個方程式顛倒過來，與第一個方程式相加得：2NO2(g)+2SO2(g) 2SO3(g)+2NO(g) ΔH=83.6 kJ·mol1，則NO2+SO2SO3+NO ΔH=41.8 kJ·mol1；

（2）①反應(yīng)經(jīng)5 min后達到平衡，測得容器中水蒸氣的物質(zhì)的量為0.6 mol，則根據(jù)方程式可知消耗的CO2是0.6 mol，所以平均反應(yīng)速率v(CO2)==0.06 mol/(L·min)。

②總反應(yīng)的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率主要取決于反應(yīng)速率慢的，即取決于第二步。

③a．v正(NH3)=2v逆(CO2)方向不一致，且滿足反應(yīng)速率之比等于相應(yīng)的化學計量數(shù)之比，能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，a正確；b．根據(jù)方程式可知氨氣與二氧化碳的體積之比始終為2∶1，不會隨反應(yīng)方向變化而變化，與平衡無關(guān)，不能判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達到化學平衡，b錯誤；c．密閉容器中混合氣體只有NH3和CO2且二者的物質(zhì)的量之比恒定，因此混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終不變，c錯誤；d．當體系達平衡狀態(tài)時，混合氣體的總質(zhì)量不變，而容器的體積不變，密閉容器中混合氣體的密度不變，說明達平衡狀態(tài)，d正確，答案選bc。

（3）①平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系，則A、B兩點的濃度平衡常數(shù)關(guān)系：Kc(A)=Kc(B)。

②正反應(yīng)體積增大，增大壓強平衡向逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率減小，則A、B、C三點中NO2的轉(zhuǎn)化率最小的是B點。

③ 2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)

起始量(mol) 3 0 0

轉(zhuǎn)化量(mol) 2x x 2x

平衡量(mol) 32x x 2x

C點氮氣和NO2濃度相等，因此32x=x，解得x=1，所以NO2、N2、CO2的物質(zhì)的量之比是1∶1∶2，則C點時該反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)Kp(C)==5 MPa。

（4）原電池正極得到電子，根據(jù)方程式可知正極是NO2得電子，電極反應(yīng)式為2NO2+8e4O2+N2。