Question

【題目】合理應用和處理氮的化合物，在生產生活中有重要意義。

（1）尿素[CO(NH2)2]是一種高效化肥，也是一種化工原料。

①以尿素為原料在一定條件下發(fā)生反應：CO(NH2)2 (s) + H2O(l)2 NH3(g)+CO2(g) △H＝+133.6 kJ/mol。該反應的化學平衡常數(shù)的表達式K＝ 。關于該反應的下列說法正確的是 （填序號）。

a. 從反應開始到平衡時容器中混合氣體的平均相對分子質量保持不變

b. 在平衡體系中增加水的用量可使該反應的平衡常數(shù)增大

c. 降低溫度使尿素的轉化率增大

②尿素在一定條件下可將氮的氧化物還原為氮氣。

結合①中信息，尿素還原NO(g)的熱化學方程式是 。

③密閉容器中以等物質的量的NH3和CO2為原料，在120 ℃、催化劑作用下反應生成尿素：CO2(g) +2NH3(g)CO (NH2)2 (s) +H2O(g)，混合氣體中NH3的物質的量百分含量[φ（NH3）]隨時間變化關系如圖所示。則a點的正反應速率v正（CO2） b點的逆反應速率v（逆）（CO2）（填“>”、“=”或“<”）；氨氣的平衡轉化率是 。

（2）NO2會污染環(huán)境，可用Na2CO3溶液吸收NO2并生成CO2。已知9.2 g NO2和Na2CO3溶液完全反應時轉移電子0.1 mol，此反應的離子方程式是 ；恰好反應后，使溶液中的CO2完全逸出，所得溶液呈弱堿性，則溶液中存在的所有離子濃度大小關系是c(Na+)>________。

Answer 1

【答案】（1）①c2(NH3)·c(CO2) a

②2CO(NH2)2(s) + 6NO(g)＝5 N2(g) +2CO2(g) + 4H2O(l)△H＝-1804.7kJ/mol

③＞；0.75 （2）2NO2 +CO32－＝CO2 +NO2－+NO3－ c(NO3－)＞c(NO2－)＞c(OH-)＞c(H+)

【解析】

試題分析：（1）化學平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，則該反應的平衡常數(shù)的表達式K＝c2(NH3)·c(CO2)。a. 由于反應過程中只有生成物中的二種氣體且它們的物質的量之比始終保持不變，故平均相對分子量也始終不變，a正確；b. 平衡常數(shù)只受溫度影響，b 錯誤；c.降溫平衡應該是逆向移動，轉化率降低，c錯誤，答案選a。

②從圖中可看出：①4NH3（g）+6NO(g)＝5N2 (g)+6H2O(l) △H=-2071.9KJ/mol，又因為②CO(NH2)2 (s) + H2O(l)2 NH3(g)+CO2(g) △H＝+133.6 kJ/mol，則根據蓋期定律科學①＋②×2即可得到尿素還原NO(g)的熱化學方程式：2 CO(NH2)2(s) + 6 NO(g) = 5 N2(g) + 2CO2(g) + 4 H2O(l) △H =－1804.7 kJ/mol；

③圖中a點反應沒有達到平衡狀態(tài)，反應向正反應方向進行，且a點對應的反應物濃度大于b點故濃度大，則a點的正反應速率v正（CO2）大于b點的逆反應速率v（逆）（CO2）；先假設反應起始時二氣體均為1mol，達平衡時CO2變化nmol，NH3變化2nmol，生成的H2O為nmol。則平衡時各自的物質量分別是(1－n)mol 、(1－2n)mol、nmol，根據平衡時CO2的體積分數(shù)為20%可知，解答n＝0.375mol，所以NH3的轉化率為75%。

（2）NO2中N元素的化合價為+4價，氧化產物只能是NO3－，結合轉移電子數(shù)可知還原產物中N元素化合價為+3價，故為NO2－，所以反應的離子方程式即可得到2NO2 +CO32－＝CO2 +NO2－+NO3－；反應后溶液顯示弱堿性說明NO2－要水解，因此離子濃度大小關系為c(NO3－)＞c(NO2－)＞c(OH-)＞c(H+)。