Question

【題目】CO、NO2等有毒氣體的轉(zhuǎn)化以及氮的化合物合成、應(yīng)用及氮的固定一直是科學(xué)研究的熱點(diǎn)。

（1）以CO2與NH3為原料合成化肥尿素[CO(NH2)2]的主要反應(yīng)如下：

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) △H= -159.47kJ·mol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=akJ·mol-1

③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H= -86.98kJ·mol-1

則a=_______。

（2）反應(yīng)2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2（1）+H2O(g)，在合成塔中進(jìn)行。右圖中I、II、III三條曲線為合成塔中按不同氨碳比和水碳比投料時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化率的情況。曲線I、II、III水碳比的數(shù)值分別為：

I．0.6～0.7 II．1～1.1 III．1.5～1.61

生產(chǎn)中應(yīng)選用水碳比的數(shù)值為__________(選填序號(hào))。

（3）4CO(g)＋2NO2(g) 4CO2(g)＋N2(g) ΔH＝-1200 kJ·mol-1 ，對(duì)于該反應(yīng)，溫度不同（T2＞T1）、其他條件相同時(shí)，下列圖像正確的是_____（填代號(hào)）。

（4）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加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH在T1℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的量濃度如下：

時(shí)間/min 濃度/(mol/L)	0	10	20	30	40	50
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

①30min后，只改變某一條件，根據(jù)上表的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是_______（填字母代號(hào)）。

a.加入一定量的活性炭 b.通入一定量的NO

c.適當(dāng)縮小容器的體積 d.加入合適的催化劑

②若30min后升高溫度至T2℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3，則達(dá)到新平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率_________（填“升高”或“降低”），ΔH___________0（填“>”或“<”）.

（5）一種氨燃料電池，使用的電解質(zhì)溶液是2mol/L的KOH溶液。電池反應(yīng)為：4NH3+3O2=2N2+6H2O；請(qǐng)寫(xiě)出通入a氣體一極的電極反應(yīng)式為____________________

Answer 1

【答案】 ＋72.49 I 乙 bc 降低 < 2NH3+6OH－– 6e－=N2 + 6H2O

【解析】（1）以CO2與NH3為原料合成化肥尿素[CO(NH2)2]的主要反應(yīng)如下：

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) △H= -159.47kJ·mol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=akJ·mol-1

③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H= -86.98kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律得：③－①=②，則a=-86.98kJ·mol-1－（-159.47kJ·mol-1）=＋72.49 kJ·mol-1，故答案為：＋72.49；

（2）.由圖可知，氨碳比相同時(shí)曲線Ⅰ對(duì)應(yīng)的二氧化碳的轉(zhuǎn)化率大，所以生產(chǎn)中選用水碳比的數(shù)值為I，故答案為：I；

（3）.甲圖：升高溫度時(shí)，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，正逆反應(yīng)速率都加快，所以反應(yīng)速率會(huì)離開(kāi)原來(lái)的速率點(diǎn)，故甲圖錯(cuò)誤；乙圖：升高溫度，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需的時(shí)間變短，所以溫度為T2時(shí)先達(dá)到平衡狀態(tài)，又因升高溫度平衡逆向移動(dòng)，NO2的轉(zhuǎn)化率減小，所以溫度為T2時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率小，故乙圖正確；丙圖：對(duì)于反應(yīng)4CO(g)＋2NO2(g) 4CO2(g)＋N2(g) ΔH＝-1200 kJ·mol-1 ，溫度相同時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，CO的體積分?jǐn)?shù)減小，故丙圖錯(cuò)誤；答案選：乙；

（4）. ①.30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡時(shí)，由表中數(shù)據(jù)可知，NO、N2、CO2的濃度都增大，a.活性炭是固體，加入一定量的活性炭，對(duì)平衡無(wú)影響，故a不符合；b. 通入一定量的NO，平衡正向移動(dòng)，達(dá)到新的平衡后，NO、N2、CO2的濃度都增大，故b符合；c.因該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)，適當(dāng)縮小容器的體積，平衡不移動(dòng)，但各物質(zhì)的濃度增大，故c符合；d.加入合適的催化劑，不能使平衡移動(dòng)，各物質(zhì)的濃度不變，故d不符合；答案選bc；

②.30min時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為：0.4:0.3:0.3=4:3:3，30min后升高溫度至T2℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以NO的轉(zhuǎn)化率降低，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，故答案為：降低；＜；

（5）. 該氨燃料電池，使用的電解質(zhì)溶液是2mol/L的KOH溶液，電池反應(yīng)為：4NH3+3O2=2N2+6H2O，由圖中e－轉(zhuǎn)移的方向可知，通入a氣體的電極為負(fù)極，在該反應(yīng)中，氮元素的化合價(jià)從－3價(jià)升高到0價(jià)，則氨氣在負(fù)極失去電子生成氮?dú)�，�?fù)極的電極反應(yīng)式為：2NH3+6OH－– 6e－=N2 + 6H2O，故答案為：2NH3+6OH－– 6e－=N2 + 6H2O。