Question

5．（1）汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，生成NOx等污染大气．其中生成NO的能量变化示意图如图1：
①该反应的热化学方程式为N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ•mol^-1．
②根据图2所示，只改变条件R，当N₂的转化率从a₃到a₁时，平衡常数KA、C．
A．可能增大     B．一定不变        C．可能不变
D．可能减小     E．增大、减小、不变均有可能
（2）尿素（又称碳酰胺）是含氮量最高的氮肥，工业上利用CO₂和NH₃在一定条件下合成尿素的反应分为：
第一步：2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（氨基甲酸铵） （l）
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（g）+H₂NCONH₂（l）
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为500L的密闭容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳，验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如图3所示：
①合成尿素总反应的快慢由第二步反应决定．
②反应进行到10min时测得 CO₂的物质的量如3图所示，则用CO₂表示的第一步反应的速率v（CO₂）=1.5×10^-4mol/（L•min）．
③由氨基甲酸铵和CO₂曲线变化可得出关于浓度变化和平衡状态的两条结论是：
a．氨基甲酸铵浓度先增大，15min后减小；
b．15min时第一步反应达到平衡状态，55min第二步反应达到平衡状态．

Answer 1

分析 （1）①根据能量变化图计算反应热，反应热=反应物的键能和-生成物的键能和，从而书写热化学方程式；
②平衡向正反应方向移动，则N₂的转化率增大，可采用的方法为升高温度或者增加氧气的量；
（2）①已知总反应的快慢由慢的一步决定，结合图象变化趋势进行判断，反应快慢可以依据第一步和第二步反应的曲线斜率比较大小；
②分析图象计算10分钟时二氧化碳的消耗物质的量，结合化学反应速率概念进行计算；
③分析图象曲线的变化，氨基甲酸铵是随时间变化到15min物质的量增大，之后减小，15min时第一步反应达到平衡状态，55min氨基甲酸铵物质的量不再变化，第二步反应达到平衡状态．

解答 解：（1）①该反应中的反应热=反应物的键能和-生成物的键能和=（946+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+184kJ/mol，所以N₂和O₂反应生成NO的热化学反应方程式为N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ•mol^-1；
故答案为：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ•mol^-1；
②只改变条件R，当N₂的转化率从a₃到a₁时，平衡向正反应方向移动，则N₂的转化率增大，可采用的方法为升高温度K增大或者增加氧气的量K不变，故选：A、C；
（2）①由图象可知在15分钟左右，氨气和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵后不再变化，发生的是第一步反应，氨基甲酸铵先增大再减小最后达到平衡，发生的是第二部反应，从曲线斜率不难看出第二部反应速率慢，已知总反应的快慢由慢的一步决定，故合成尿素总反应的快慢由第二步决定，
故答案为：二；
②依据图象分析，二氧化碳再进行到10min时物质的量为0.25mol，所以此时的反应速率为=$\frac{\frac{1mol-0.25mol}{500L}}{10min}$=1.5×10^-4mol/（L•min），
故答案为：1.5×10^-4；
③分析图象曲线的变化，氨基甲酸铵物质的量随时间变化，到15min物质的量最大，之后减小，上图中氨气物质的量不变，15min时第一步反应达到平衡状态，55min氨基甲酸铵物质的量不再变化，第二步反应达到平衡状态；
故答案为：氨基甲酸铵浓度先增大，15min后减小；15min时第一步反应达到平衡状态，55min第二步反应达到平衡状态．

点评 本题考查了热化学方程式的计算分析，化学反应速率、平衡常数和化学平衡状态的分析判断，主要是图象变化的分析应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．