Question

化学反应原理在工业生产中具有十分重要的意义．
（1）工业生产可以用NH₃（g）与CO₂（g）经过两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如图：

则NH₃（g）与CO₂（g）反应生成尿素的热化学方程式为

 

．
（2）已知反应Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H=akJ．mol^-1．测得在不同温度下，该反应的平衡常数K随温度的变化如下：

温度/	500	700	900
K	1.00	1.47	2.40

①该反应的化学平衡常数表达式K=

 

，a

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．在500℃2L密闭容器中进行反应，Fe和CO₂的起始量均为4mol，则5min后达到平衡时CO₂的转化率为

 

，生成CO的平均速率v（CO）为

 

．
②700℃反应达到平衡后，要使该平衡向右移动，其他条件不变时，可以采取的措施有

 

（填字母）．
A．缩小反应器容积    B．增加Fe的物质的量
C．升高温度到900℃D．使用合适的催化剂
（3）硫酸厂常用NaOH溶液吸收SO₂废气．当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是[已知n（SO

2- 3

）：n（HSO

- 3

）=1：1时，pH=7.2]（填字母）

 

．
A、c（Na⁺）=2c（SO

2- 3

）+c（HSO

- 3

）
B、c（Na⁺）＞c（HSO

- 3

）＞c（SO

2- 3

）＞c（H⁺）=c（OH^-）
C、c（Na⁺）+c（H⁺）=c（SO

2- 3

）+c（HSO

- 3

）+c（OH^-）

Answer 1

分析：（1）由图示可知，两步反应的完成的热效应与一步完成的热效应是相同的；
（2）①化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写反应①的平衡常数，注意固体不需要写出；由表中数据可知，对于反应①，温度越高平衡常数越大，说明升高温度平衡向正反应移动，据此判断a值的符号；
令平衡时参加反应的二氧化碳的物质的量为xmol，利用三段式表示出平衡时各组分的物质的量，气体的化学计量数都为1，前后气体的物质的量相等，用物质的量代替浓度代入平衡常数计算x的值，再利用转化率定义计算二氧化碳的转化率；根据参加反应的二氧化碳的物质的量计算生成的CO的物质的量，再根据v=

△n V

△t

计算v（CO）；
②根据平衡移动原理进行分析解答；
（3）吸收液呈中性时，溶质为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠，电离与水解的程度相等，结合电荷守恒解答．

解答：解：（1）由图示可知，两步反应的完成的热效应与一步完成的热效应是相同的，将两个反应相加可得2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134 kJ/mol，
故答案为：2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134 kJ/mol；
（2）①反应Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）的平衡常数k=

c(CO)

c(CO2)

，
由表中数据可知，对于反应①，温度越高平衡常数越大，说明升高温度平衡向正反应移动，升高温度平衡向吸热反应进行，故a＞0，
令平衡时参加反应的二氧化碳的物质的量为xmol，则：
            Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）
开始（mol）：4                  0
变化（mol）：x                  x
平衡（mol）：4-x                 x
所以

x

4-x

=1，解得x=2，
故二氧化碳的转化率为

2mol

4mol

×100%=50%，
故CO表示的平均速率v（CO）=

2mol 2L

5min

=0.2mol/（L?min）
故答案为：

c(CO)

c(CO2)

；＞；50%；0.2mol/（Lmin）；
②A．该反应前后气体的物质的量不变，缩小反应器体积，压强增大，平衡不移动，故A不符合；
B．铁是固体，增加铁的量，对平衡无影响，故B不符合；
C．该反应正反应是吸热反应，升高温度到900℃，平衡向正反应移动，故C符合；
D．使用合适的催化剂，加快反应速率，平衡不移动，故D不符合；
故答案为：C；
（3）吸收液呈中性时，溶质为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠，电离与水解的程度相等，
A．由电荷守恒可知，cC（H⁺）+c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），中性溶液则c（H⁺）═c（OH^-），则c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故A正确；
B．SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，亚硫酸两步水解，则离子浓度为c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-），故B正确；
C．电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），选项中不遵循电荷守恒，故C错误；
故答案为：AB．

点评：本题考查反应速率计算、平衡常数、化学平衡计算、影响反应速率与化学平衡移动的因素、盖斯定律与反应热的计算等，注意（5）中溶液中电荷守恒，物料守恒的分析判断，难度中等．