Question

【題目】合理應(yīng)用和處理氮的化合物，在生產(chǎn)生活中有重要意義。

（1）尿素[CO(NH2)2]是一種高效化肥，也是一種化工原料。

①以尿素為原料在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：

CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)△H=+133.6 kJ/mol。關(guān)于該反應(yīng)的下列說法正確的是____________________（填序號）。

a．從反應(yīng)開始到平衡時(shí)容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

b．在平衡體系中增加水的用量可使該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大

c．降低溫度使尿素的轉(zhuǎn)化率增大

d. 縮小容器的體積，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，達(dá)新平衡時(shí)NH3的濃度大于原平衡

②尿素在一定條件下可將氮的氧化物還原為氮?dú)狻?/span>

已知：

再結(jié)合①中的信息，則反應(yīng)2CO(NH2)2(s)+6NO(g)5N2(g)+2CO2(g)+4H2O(l)的△H ＝_______kJ/mol。

③密閉容器中以等物質(zhì)的量的NH3和CO2為原料，在120℃、催化劑作用下反應(yīng)生成尿素：CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)，混合氣體中NH3的物質(zhì)的量百分含量隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。則a點(diǎn)的正反應(yīng)速率v正（CO2）______b點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v逆（CO2）（填“>”、“=”或“<”）；氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率為________________。

（2）NO2會(huì)污染環(huán)境，可用Na2CO3溶液吸收NO2并生成CO2。已知9.2g NO2和Na2CO3溶液完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子0.1mol，此反應(yīng)的離子方程式為_________；恰好反應(yīng)后，使溶液中的CO2完全逸出，所得溶液呈弱堿性，則溶液中離子濃度大小關(guān)系是c(Na＋)>______。

（3）用肼燃料電池為電源，通過離子交換膜電解法控制電解液中OH－的濃度來制備納米Cu2O，裝置如圖所示：

上述裝置中B電極應(yīng)連電極__（填“C”或“D”）。該電解池中的離子交換膜為__（填“陰”或“陽”）離子交換膜。

Answer 1

【答案】a -1804.7kJ/mol > 75% 2NO2+ CO32—=CO2+ NO2—+ NO3— c（NO3—）> c（NO2—）> c（OH—）>c（H＋） D 陰

【解析】

（1）①化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；

a．混合氣體中只有氨氣、二氧化碳，二者物質(zhì)的量之比為定值2：1，平均相對分子質(zhì)量不變；

b．平衡常數(shù)只受溫度影響；

c．正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，降低溫度平衡逆向移動(dòng)；

d. 縮小容器的體積，平衡向氣體體積增大的正反應(yīng)方向移動(dòng)；

②尿素在一定條件下可將氮的氧化物還原為氮?dú)�，反�?yīng)方程式為：2 CO（NH2）2（s）+6 NO（g）=5 N2（g）+2CO2（g）+4 H2O（l），

已知：①CO(NH2)2 （s）+H2O（l）2NH3（g）+CO2（g）△H=+133.6kJ/mol，

由圖可得熱化學(xué)方程式：②4NH3（g）+6 NO（g）=5 N2（g）+6H2O（l）△H=-2071.9 kJ/mol，

根據(jù)蓋斯定律，①×2+②可得：2 CO（NH2）2（s）+6 NO（g）=5 N2（g）+2CO2（g）+4 H2O（l）；

③a點(diǎn)未到達(dá)平衡，反應(yīng)繼續(xù)向正反應(yīng)進(jìn)行，正反應(yīng)速率減小、逆反應(yīng)速率增大到b點(diǎn)平衡狀態(tài)時(shí)正逆速率相等；

設(shè)NH3和CO2的起始物質(zhì)的量為1mol，平衡時(shí)氨氣轉(zhuǎn)化率為x，表示出平衡時(shí)各組分物質(zhì)的量，結(jié)合氨氣的體積分?jǐn)?shù)20%列方程計(jì)算；

（2）9.2gNO2的物質(zhì)的量=0.2mol，Na2CO3溶液完全反應(yīng)生成CO2時(shí)轉(zhuǎn)移電子0.1mol，反應(yīng)中只有N元素化合價(jià)變化，則N的化合價(jià)分別由+4價(jià)變化為+5價(jià)和+3價(jià)，反應(yīng)的離子方程式為：2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2，在堿性溶液中應(yīng)生成NaNO3和NaNO2，二者濃度相等，NO2-水解溶液呈堿性。

（1）①a、混合氣體的平均相對分子質(zhì)量= ，反應(yīng)中只有生成物二氧化碳和氨氣為氣體且始終按物質(zhì)的量之比為1：2生成，故混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終不變，選項(xiàng)a正確；

b、溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；

c．反應(yīng)CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)△H=+133.6 kJ/mol正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，降低溫度平衡逆向移動(dòng)，尿素的轉(zhuǎn)化率減小，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；

d. 縮小容器的體積，平衡向氣體體積增大的正反應(yīng)方向移動(dòng)，達(dá)新平衡時(shí)由于體積增大的倍數(shù)大于平衡移動(dòng)增多的氨氣的量的倍數(shù)，NH3的濃度小于原平衡，選項(xiàng)d錯(cuò)誤；

答案選a；

②尿素在一定條件下可將氮的氧化物還原為氮?dú)�，反�?yīng)方程式為：2 CO（NH2）2（s）+6 NO（g）=5 N2（g）+2CO2（g）+4 H2O（l），

已知：①CO（NH2）2 （s）+H2O（l）2NH3（g）+CO2（g）△H=+133.6kJ/mol，

由圖可得熱化學(xué)方程式：②4NH3（g）+6 NO（g）=5 N2（g）+6H2O（l）△H=-2071.9 kJ/mol，

根據(jù)蓋斯定律，①×2+②可得：2CO（NH2）2（s）+6NO（g）=5N2（g）+2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1804.7KJ/mol；

③氨氣的體積分?jǐn)?shù)從50%變化為20%后體積分?jǐn)?shù)保持不變，說明b點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，a點(diǎn)氨氣體積百分含量大于b的氨氣體積百分含量，說明反應(yīng)正向進(jìn)行達(dá)到平衡狀態(tài)，a點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)的正反應(yīng)速率，故v正（CO2）＞v逆（CO2）；

設(shè)NH3和CO2的起始物質(zhì)的量為1mol，平衡時(shí)氨氣轉(zhuǎn)化率為x，則：

CO2（g）+2NH3（g）CO （NH2）2 （s）+H2O（g），

起始量（mol）：1 1 0

變化量（mol）：0.5x x 0.5x

平衡量（mol）：1-0.5x 1-x 0.5x

氨氣的體積分?jǐn)?shù)==20%，解得x=75%；

（2）9.2gNO2的物質(zhì)的量=0.2mol，Na2CO3溶液完全反應(yīng)生成CO2時(shí)轉(zhuǎn)移電子0.1mol，反應(yīng)中只有N元素化合價(jià)變化，則N的化合價(jià)分別由+4價(jià)變化為+5價(jià)和+3價(jià)，反應(yīng)的離子方程式為：2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2，在堿性溶液中應(yīng)生成NaNO3和NaNO2，二者濃度相等，NO2-水解溶液呈堿性，所得溶液中的離子濃度大小關(guān)系為c（Na+）＞c（NO3-）＞c（NO2-）＞c（OH-）＞c（H+）；

（3）燃料電池正極通氧氣，負(fù)極通燃料，故C為負(fù)極，D為正極，銅電極被氧化，發(fā)生的電極方程式為2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O，故銅為陽極，與原電池的正極相連，即B與D，A與C相連；答案選B；

根據(jù)總反應(yīng)，則陽極反應(yīng)為2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O，所以離子交換膜應(yīng)采用陰離子交換膜。