Question

【題目】目前，人們對環境保護、新能源開發很重視。

(1)汽車尾氣中含有CO、NO2等有毒氣體，對汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體轉化為無毒氣體：4CO(g)+2NO2(g) 4CO2(g)+N2(g)。恒溫恒容條件下，能夠說明該反應已達到平衡狀態的是________填字母代號。

A.容器內混合氣體顏色不再變化

B.容器內的壓強保持不變

C.2V逆(NO2)=V正（N2）

D.容器內混合氣體密度保持不變

(2)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中加入一定量的活性炭和NO，發生反應C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H時，反應進行到不同時間測得各物質的量濃度如下表所示：

①根據表中數據分析T1℃時，該反應在0～20min的平均反應速率v(CO2)________；計算該反應的平衡常數________。

②根據上表數據判斷，由30min到40min時改變的條件可能是________任寫一種。

③若30min后升高溫度至T2℃，達到新平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3，此時NO的轉化率________填“升高”或“降低”，△H________填“”或“”。(3)以與為原料可合成化肥尿素化學式為。已知：①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) △H=-159.5kJ/mol②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+116.5kJ/mol，③H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol，寫出CO2與NH3合成尿素和液態水的熱化學方程式_____

Answer 1

【答案】A、B 0.015molL-1min-1 0.56（或） 通入一定量NO或適當縮小容器體積或者充入一定量1:1的氮氣和二氧化碳 降低 ΔH=-87kJmol-1

【解析】

（1）反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，平衡時各種物質的物質的量濃度等不再發生變化；

（2）①由化學反應速率和化學平衡常數公式計算可得；

②由表數據可知40min時，反應的平衡常數與30min中相同，由此分析影響化學平衡移動因素；

③由題給數據可知NO的轉化率為×100%=60%，由30min后升高溫度至T2℃，達到新平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3計算NO的轉化率，判斷平衡移動方向；

（3）由蓋斯定律計算可得。

（1）A. 恒溫恒容條件下，容器內混合氣體顏色不再變化說明二氧化氮的濃度不變，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；

B. 該反應是反應前后氣體體積有變化的反應，容器中的壓強不再發生變化，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；

C.2V逆(NO2)=V正（N2）說明正逆反應速率不相等，反應沒有達到平衡狀態，故錯誤；

D.該反應是反應前后都是氣體的反應，由質量守恒定律可知，反應前后氣體質量不變，容器恒溫恒容條件下，容器的體積不變，容器內混合氣體密度始終保持不變，則容器內混合氣體密度保持不變不能說明正逆反應速率相等，不能判斷反應是否達到平衡狀態，故錯誤；

AB正確，故答案為：AB；

（2）①由表中數據可知0～20min內二氧化碳的濃度變化量為0.30mol/L，則v(CO2)= =0.015molL-1min-1；20min分鐘時反應達到平衡，平衡時各物質的濃度分別為c（N2）=0.3mol/L、c（CO2）=0.3mol/L、c（NO）=0.4mol/L，則反應的平衡常數K===≈0.56，故答案為：0.015molL-1min-1；0.56（或）；

②由表數據可知40min時，反應的平衡常數K==，平衡常數不變說明改變的條件一定不是溫度，依據數據分析，氮氣濃度增大，二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反應前后氣體體積不變，所以可能是通入一定量NO或適當縮小容器體積或者充入一定量1：1的氮氣和二氧化碳，故答案為：通入一定量NO或適當縮小容器體積或者充入一定量1：1的氮氣和二氧化碳；

③由題給數據可知NO的轉化率為×100%=60%，若30min后升高溫度至T2℃，達到新平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3，設此時NO的轉化率為2x，由題意建立如下三段式：

由容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3可得（1.0—2x）：x=5:3，解得2x=＜60%；溫度升高NO的轉化率減小，平衡向逆反應方向移動，該反應為放熱反應，ΔH＜0，故答案為：降低；＜；

（3）由蓋斯定律可知，①+②—③可得CO2與NH3合成尿素和液態水的熱化學方程式為2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=△H1+△H2—△H3=（-159.5kJ/mol）+（+116.5kJ/mol）—（+44.0kJ/mol）=-87.0kJ/mol，則熱化學方程式為2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=-87.0kJ/mol，故答案為：2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=-87.0kJ/mol。