Question

【題目】CO、NO2等有毒氣體的轉化以及氮的化合物合成、應用及氮的固定一直是科學研究的熱點。

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

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2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2（1）+H2O(g)，在合成塔中進行。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二氧化碳轉化率的情況。曲線I、II、III水碳比的數值分別為：

I．0.6～0.7 II．1～1.1 III．1.5～1.61

生產中應選用水碳比的數值為__________(選填序號)。

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

（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，發生反應C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質的量濃度如下：

時間/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，根據上表的數據判斷改變的條件可能是_______（填字母代號）。

a.加入一定量的活性炭 b.通入一定量的NO

c.適當縮小容器的體積 d.加入合適的催化劑

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

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

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，氨碳比相同時曲線Ⅰ對應的二氧化碳的轉化率大，所以生產中選用水碳比的數值為I，故答案為：I；

（3）.甲圖：升高溫度時，化學平衡逆向移動，正逆反應速率都加快，所以反應速率會離開原來的速率點，故甲圖錯誤；乙圖：升高溫度，反應速率加快，達到平衡所需的時間變短，所以溫度為T2時先達到平衡狀態，又因升高溫度平衡逆向移動，NO2的轉化率減小，所以溫度為T2時NO2的轉化率小，故乙圖正確；丙圖：對于反應4CO(g)＋2NO2(g) 4CO2(g)＋N2(g) ΔH＝-1200 kJ·mol-1 ，溫度相同時，增大壓強，平衡正向移動，CO的體積分數減小，故丙圖錯誤；答案選：乙；

（4）. ①.30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡時，由表中數據可知，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，對平衡無影響，故a不符合；b. 通入一定量的NO，平衡正向移動，達到新的平衡后，NO、N2、CO2的濃度都增大，故b符合；c.因該反應是反應前后氣體體積不變的可逆反應，適當縮小容器的體積，平衡不移動，但各物質的濃度增大，故c符合；d.加入合適的催化劑，不能使平衡移動，各物質的濃度不變，故d不符合；答案選bc；

②.30min時，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℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3，說明平衡向逆反應方向移動，所以NO的轉化率降低，逆反應是吸熱反應，正反應為放熱反應，△H＜0，故答案為：降低；＜；

（5）. 該氨燃料電池，使用的電解質溶液是2mol/L的KOH溶液，電池反應為：4NH3+3O2=2N2+6H2O，由圖中e－轉移的方向可知，通入a氣體的電極為負極，在該反應中，氮元素的化合價從－3價升高到0價，則氨氣在負極失去電子生成氮氣，負極的電極反應式為：2NH3+6OH－– 6e－=N2 + 6H2O，故答案為：2NH3+6OH－– 6e－=N2 + 6H2O。