Question

【題目】目前，人們對環(huán)境保護、新能源開發(fā)很重視。

(1)汽車尾氣中含有CO、NO2等有毒氣體，對汽車加裝尾氣凈化裝置，能使有毒氣體轉化為無毒氣體：4CO(g)+2N02(g)C02(g)+N2(g)，恒溫恒容條件下，能夠說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是_____填字母）；

A．容器內混合氣體顏色不再變化

B．容器內的壓強保持不變

C. 2v逆(NO2)＝v正(N2)

D．容器內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C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H。在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質的量濃度如下：

時間/min	0	10	20	30	40	50
濃度/mol·L-1
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Tl℃時，該反應在0～20 min的平均反應速率v(C02）=___；計算該反應的平衡常數(shù)K=____。(保留兩位有效數(shù)字)

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

(3)以CO2span>與NH3為原料可合成化肥尿素[化學式為CO(NH2)2]。已知：

①2NH3（g）+CO2（g）=NH2CO2NH4（s）△H=-l59.5kJ/mol

②NH2CO2NH4（s）=CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H=+116.5kJ/mol

③H2O（l）=H2O（g）△H=+44.0kJ/mol

寫出CO2與NH3合成尿素和液態(tài)水的熱化學反應方程式____。

(4)科學家利用原電池原理，在酸性溶液中將N02轉化為HN03，則該轉化的負極電極方程式為____。

Answer 1

【答案】A B 0.015 mol·L－1·min－10.56通入一定量NO（或適當縮小容器體積或充入一定量1∶1的氮氣和二氧化碳）2NH3(g)+CO2(g)＝CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH＝–87.0 kJ·mol－1NO2－e－+H2O＝NO3－+2H+

【解析】

（1）在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學平衡狀態(tài)。則

A．容器內混合氣體顏色不再變化說明NO2濃度不再發(fā)生變化，反應達到平衡狀態(tài)，A正確；

B．正反應體積減小，則容器內的壓強保持不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，B正確；

C. 2v逆(NO2)＝v正(N2)時不滿足反應速率之比是化學計量數(shù)之比，沒有達到平衡狀態(tài)，C錯誤；

D．密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，容器內混合氣體密度保持不變不能說明反應達到平衡狀態(tài)，D錯誤。

答案選AB。

（2）①0～20min內，CO2的平均反應速率v（CO2）＝0.3mol/L÷20min＝0.015molL-1min-1；反應C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)的平衡濃度c（N2）＝0.3mol/L、c（CO2）＝0.3mol/L、c（NO）＝0.4mol/L，因此反應的平衡常數(shù)K＝c(N2)×c(CO2)/c2(NO)＝0.3×0.3/0.42＝0.56；

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，平衡狀態(tài)物質濃度增大，依據(jù)平衡常數(shù)計算K＝c(N2)×c(CO2)/c2(NO)＝0.36×0.36/0.482＝0.56，平衡常數(shù)隨溫度變化，平衡常數(shù)不變說明改變的條件一定不是溫度；依據(jù)數(shù)據(jù)分析，氮氣濃度增大，二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反應前后氣體體積不變，所以改變的條件可能是通入一定量NO或適當縮小容器體積或充入一定量1∶1的氮氣和二氧化碳；

（3）①2NH3（g）+CO2（g）=NH2CO2NH4（s）△H=-l59.5kJ/mol

②NH2CO2NH4（s）=CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H=+116.5kJ/mol

③H2O（l）=H2O（g）△H=+44.0kJ/mol

依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算①+②-③得到CO2與NH3合成尿素和液態(tài)水的熱化學反應方程式為2NH3(g)+CO2(g)＝CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH＝–87.0 kJ·mol－1；

（4）利用原電池原理，在酸性溶液中將N02轉化為HN03，負極發(fā)生失去電子的氧化反應，則該轉化的負極電極方程式為NO2－e－+H2O＝NO3－+2H+。