Question

【題目】氮氧化物(主要為NO和NO2)是大氣污染物，如何有效地消除氮氧化物的污染是目前科學家們研究的熱點問題。

（1）用尿素[CO(NH2)2]吸收氮氧化物是一種可行的方法。

①尿素在高溫條件下與NO2反應轉化成無毒氣體，該反應的化學方程式為___。用尿素溶液也可吸收氮氧化物，研究表明，當混合氣體中=1時，總氮還原率最高，隨著，比值增大，總氮還原率降低的主要原因是___。

②在一個體積為1L的恒容密閉容器中充入1molCO2和1molNH3，在恒定溫度下使其發生反應2NH3(g)+CO2(g)NH2CONH2(s)+H2O(g) △H＜0并達到平衡，混合氣體中氨氣的體積分數隨時間的變化如圖所示。

則A點時v正(CO2)___(填“＞”“＜”或“=”)B點時v正(CO2)，原因是___。B點時，NH3的轉化率為___。

③下列有關反應2NH3(g)+CO2(g)CO（NH2)2(s)+H2O(g)的說法正確的是___。

A.分離出少量的尿素，NH3的轉化率將增大

B.反應達到平衡時，降低反應體系的溫度，CO2的濃度減小

C.NH3的轉化率始終等于CO2的轉化率

D.加入有效的催化劑能夠提高尿素的產率

（2）已知O3氧化氮氧化物的主要反應的熱化學方程式如下：

2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H1=akJ·mol-1

NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H2=bkJ·mol-1

6NO2(g)+O3(g)=3N2O5(g) △H3=ckJ·mol-1

則反應4NO2(g)+O2(g)=2N2O5(g)△H=___(用含a、b、c的代數式表示)kJ·mol-1。

（3）氮氧化物也可用堿液吸收。若NO和NO2的混合氣體被NaOH溶液完全吸收，只生成一種鹽，則該鹽的化學式為___；已知常溫下Ka(HNO2)=5×10-4，則反應HNO2(aq)+NaOH(aq)NaNO2(aq)+H2O(l)的平衡常數K=___。

Answer 1

【答案】4CO(NH2)2+6NO27N2+4CO2+8H2O NO不溶于水，難與尿素反應 > 由A點到B點，溫度不變，氨氣的體積分數減小，正反應速率減小 75% B NaNO2 5×1010

【解析】

(1)①尿素[CO(NH2)2]在高溫條件下與與NO2反應轉化成無毒氣體，即生成氮氣、二氧化碳和水，根據NO不溶于水、和水不反應性質解答；

②利用三段式，求解NH3的轉化率；

③根據化學平衡移動原理解答；

(2)利用蓋斯定律求解△H；

(3)根據氧化還原反應規律推測生成物；化學平衡常數k定義：化學平衡常數等于生成物濃度冪積與反應物濃度冪積之比，結合Kw的關系式解答。NO和NO2混合氣體被NaOH溶液完全吸收，只生成一種鹽，該反應中只有N元素化合價發生變化，且NO中N元素化合價為+2、NO2中N元素化合價為+4，則生成的鹽中N元素化合價為+3價，即亞硝酸鹽。

(1)①尿素[CO(NH2)2]在高溫條件下與NO反應轉化成三種無毒氣體，可生成N2、CO2和水，反應的方程式為4CO(NH2)2+6NO27N2+4CO2+8H2O；由于NO不溶于水，和水不反應，所以氮氧化物氣體中NO的體積分數越大，總氮還原率降低；

②恒溫條件下，A點氨氣體積分數大于B的氨氣體積分數，說明A點未達到平衡，反應正向進行，B點達到平衡狀態，則A到B的反應過程中，氨氣的體積分數減小，正反應速率逐漸減小，有A點v正(CO2)＞B點時v正(CO2)；

設達到平衡狀態時反應了2xmolNH3，有

NH3的體積分數為20%，則，求得x=mol，則NH3的轉化率為；

③有關反應2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)的說法；

A．尿素是固體，濃度是個定值，分離出尿素，濃度不改變，化學反應速率不變，平衡不移動，A錯誤；

B．該反應是放熱反應，降低溫度，平衡正向移動，CO2的濃度減小，B正確；

C．根據上問的分析，設達到平衡狀態時反應了2xmolNH3，NH3的轉化率等于，CO2的轉化率等于，轉化率不相等，C錯誤；

D．催化劑能夠對加快化學反應速率，但不能使平衡發生移動，不能提高尿素的產率，D錯誤。

答案選B；

(2)①2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H1=akJ·mol-1

②NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H2=bkJ·mol-1

③6NO2(g)+O3(g)=3N2O5(g) △H3=ckJ·mol-1

根據蓋斯定律(①＋2×③－2×②)得反應4NO2(g)+O2(g)=2N2O5(g)，可知△H=(△H1＋2×△H3－2×△H2)=(a+2c-2b)；

(3)NO和NO2混合氣體被NaOH溶液完全吸收，只生成一種鹽，反應中只有N元素化合價發生變化，且這兩種氧化物得失電子相等，NO中N元素化合價為+2、NO2中N元素化合價為+4，則生成的鹽中N元素化合價為+3價，為亞硝酸鹽，化學式為NaNO2。反應HNO2(aq)+NaOH(aq)NaNO2(aq)+H2O(l)的平衡常數（由于Na＋實際上沒有參與反應過程，因此沒有出現在表達式中。），上下同時乘以c(H+),有，帶入數據可得。