Question

17．合理应用和处理氮的化合物，在生产生活中有重要意义．
（1）氧化-还原法消除氮氧化物的转化如下：NO$→_{反应Ⅰ}^{O_{3}}$NO₂$→_{反应Ⅱ}^{CO（NH_{2}）_{2}}$N₂
①反应为：NO+O₃═NO₂+O₂，生成11.2L O₂（标准状况）时，转移电子的物质的量是1mol．
②反应Ⅱ中，当n（NO₂）：n[CO（NH₂）₂]=3：2时，反应的化学方程式是6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂．
（2）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现了氮氧化物的循环转化，主要反应为：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol^-1
已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1，写出NO和O₂反应生成NO₂的热化学方程式2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1．
（3）尿素[CO（NH₂）₂]是一种高效化肥，也是一种化工原料．
①以尿素为原料一定条件下发生反应：CO（NH₂）₂ （s）+H₂O（l）?2NH₃（g）+CO₂（g）△H=+133.6kJ/mol．该反应的化学平衡常数的表达式K=c²（NH₃）•c（CO₂）．关于该反应的下列说法正确的是a（填序号）．
a．从反应开始到平衡时容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
b．在平衡体系中增加水的用量可使该反应的平衡常数增大
c．降低温度使尿素的转化率增大
②密闭容器中以等物质的量的NH₃和CO₂为原料，在120℃、催化剂作用下反应生成尿素：CO₂（g）+2NH₃（g）?CO （NH₂）₂ （s）+H₂O（g），混合气体中NH₃的物质的量百分含量[ϕ（NH₃）]随时间变化关系如图所示．则a点的正反应速率V_（正）（CO₂）＞b点的逆反应速率V_（逆）（CO₂）（填“＞”、“=”或“＜”）；氨气的平衡转化率是75%．

Answer 1

分析 （1）①化合价升高值=化合价降低值=转移电子数，根据化合价的变化来确定电子转移数目；
②反应方程式中，系数之比等于物质的量之比；
（2）根据盖斯定律结合热化学方程式的书写来回答；
（3）①化学平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，固态和纯液体不列入；
a．该反应中只有生成物是气体，生成的氨气和二氧化碳质量和物质的量比值不变；
b．化学平衡常数只受温度影响；
c．降温平衡向逆向移动；
②图象分析氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明b点反应达到平衡状态，a点氨气体积百分含量大于b的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，a点的正反应速率大于b点的正反应速率；依据氨气的体积分数结合平衡三段式列式计算平衡转化率．

解答 解：（1）①NO+O₃═NO₂+O₂，生成1mol氧气转移电子是2mol，生成11.2L即0.5mol O₂（标准状况）时，转移电子的物质的量是1mol，故答案为：1；
②当n（NO₂）：n[CO（NH₂）₂]=3：2，即NO₂和CO（NH₂）₂的系数之比是3：2，其方程式表示为：6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂，
故答案为：6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂；
（2）已知：A、NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol^-1；
B、2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1，则反应：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）可以看成是B-2A得到的，所以该反应的△H=-196.6kJ•mol^-1-2（-41.8kJ•mol^-1）=-113.0 kJ•mol^-1，故答案为：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-113.0 kJ•mol^-1；
（3）①尿素和水不是气体，不列入，K=c²（NH₃）•c（CO₂），
a．该反应中只有生成物是气体，生成的氨气和二氧化碳质量和物质的量比值不变，故a正确；
b．化学平衡常数只受温度影响，温度不变其不变，故b错误；
c．该反应是吸热反应，降温平衡逆向移动，反应物转化率降低，故c错误；
故答案为：c²（NH₃）•c（CO₂）；a；
②氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明b点反应达到平衡状态，a点氨气体积百分含量大于b的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，a点的正反应速率大于b点的正反应速率，故v_正（CO₂）＞v_逆（CO₂）；
设氨气消耗物质的量x，开始氨气体积分数为50%，假设氨气为50mol，二氧化碳为50mol，
             CO₂+2NH₃?（NH₂）₂CO+H₂O
起始量（mol） 50  50      0       0
变化量（mol） 0.5x x     0.5x   0.5x
平衡量（mol） 50-0.5x 50-x 0.5x 0.5x
氨气的体积分数=$\frac{50-x}{50-0.5x+50-x+0.5x}$=20%；解得x=37.5mol，
氨气的平衡转化率=$\frac{37.5mol}{50mol}$×100%=75%，
故答案为：＞；75%．

点评 本题为综合题，为高考常见题型，考查了盖斯定律求热化学方程式，化学平衡的移动及平衡的计算，平衡常数的计算，题目难度大，熟悉平衡原理是解题关键．