Question

【題目】含氮化合物的研發與綠色反展、經濟可持續發展有著密切關聯．
（1）氨是一種重要化工原料．合成氨原料氣H2 ， 可用天然氣為原料制得，有關反應能量變化如圖1所示．則用CH4（g）和H20（g）反應制得H2（g）和CO（g）的熱化學方程式為：
（2）氮的氧化物有著廣泛用途，又是環境的污染物．（i）在150℃時，將0.4mol NO2氣體充入體積為2L的真空密閉容器中，發生反應：2NO2（g）N2O4（g）．
每隔一定時間測定容器內各物質的物質的量，數據如下表：

時間/S	0	20	40	60	80
N（NO2）/mol	0.4	n1	0.26	n3	n4
N（N2O4）/mol	0	0.05	n2	0.08	0.08

①當反應在150℃達到平衡時，該反應平衡常數K= ． （填數值）
②若最初通入N2O4 ， 在相同條件下達到平衡時，各物質濃度仍然相同，則N2O4的起始濃度
應為 ．
（ii）氨氧化制HNO3的尾氣中含有NO和NO2 ， 且n（NO）：n（NO2）=1：1，可用尿素溶液除去，其作用原理是：NO2和NO與水反應生成亞硝酸，亞硝酸再與尿素[CO（ NH2）2]反應生成對環境無污
染的物質．若用1mol尿素吸收該尾氣，則能吸收氮氧化物g．
（3）氨氣，CO2在一定條件下可合成尿素，其反應為：2NH3（g）+CO2（g）═CO（NH2）2（s）+H2O（g）圖2表示合成塔中氨碳比a與CO2轉化率ω的關系．a為[n（NH3）：n（CO2）]，b為水碳比[n（H2O）：n（CO2）]．則：
①b應控制在；
A.1.5～1.6 B.1～1.1 C.0.6～0.7
②a應控制在4.0的理由是 ．

Answer 1

【答案】
（1）CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）△H=+171.1KJ/mol
（2）2.8；0.10mol/L；76
（3）C；a等于4.0，CO2轉化率迅速提高到最大值；而a在4.0之后增大，c（NH3）轉化率無明顯增大
【解析】解：（1）分別根據圖象1、2、3可知熱化學方程式為：CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=﹣282KJ/mol ①H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）△H=﹣241.8KJ/mol ②
CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣836.3KJ/mol ③
將③﹣①﹣②×3可得：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=+171.1KJ/mol，所以答案是：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=+171.1KJ/mol；（2）（i）①根據方程式中物質間的計量數關系、利用三段式可知，n1=0.3mol，n2=0.07mol，n3=0.24mol，n4=0.24mol，故在60min時反應達平衡，NO2的平衡濃度為0.12mol/L、N2O4的平衡濃度為0.04mol/L，故反應的平衡常數K= = =2.8，所以答案是：2.8；
②若最初通人N2O4 ， 在相同條件下達到平衡時，各物質濃度仍然相同，即與通入0.4molNO2達等效平衡，而在恒溫恒容條件下，按照等量加料，則達等效平衡，故應加入0.2molN2O4 ， 即0.1mol/L，所以答案是：0.1mol/L；
（ii）由題目信息可知，NO、NO2二者混合物與水反應生成亞硝酸，反應方程式為NO+NO2+H2O=2HNO2；亞硝酸再與尿素反應生成CO2和N2 ， 反應方程式為CO （NH2）2+2HNO2=CO2+2N2+3H2O，
NO+NO2 ～2HNO2 ～CO（NH2）2
（30+46）g 1mol
1mol尿素能吸收工業尾氣中氮氧化物（假設NO、NO2體積比為1：1）的質量為76g，所以答案是：76；（3）①氨碳比a[n（NH3）/n（CO2）]相同時，水碳比b[n（H2O）/n（CO2）]為0.6～0.7時，二氧化碳轉化率最大，所以答案是：A；
②氨碳比a[n（NH3）/n（CO2）]大于4.0時，增大氨氣的物質的量，二氧化碳的轉化率增加不大，增加了生產成本；氨碳比a[n（NH3）/n（CO2）]小于4.0時，二氧化碳的轉化率較小，
所以答案是：氨碳比a[n（NH3）/n（CO2）]大于4.0時，增大氨氣的物質的量，二氧化碳的轉化率增加不大，增加了生產成本；氨碳比a[n（NH3）/n（CO2）]小于4.0時，二氧化碳的轉化率較小．
【考點精析】關于本題考查的化學平衡狀態本質及特征和化學平衡的計算，需要了解化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%才能得出正確答案．