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) 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）。

（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

①根據圖表數據分析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K= 。

②30min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

③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“<”）.

(3)以CO2與NH3為原料可合成化肥尿素[化學式為CO(NH2)2]。已知：

①2NH3（g）+CO2（g）=NH2CO2NH4（s） ΔH= -l59.5kJ/mol

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O（g） ΔH= +116.5kJ/mol

③H2O（l）=H2O（g） ΔH=+44.0kJ/mol

寫出CO2與NH3合成尿素和液態水的熱化學反應方程式 。

（4）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 ；每消耗3.4g NH3轉移電子的物質的量為 。

Answer 1

【答案】（1）乙；

（2）①0.015mol·L－1·min－1；0．56（或9/16）②bc；③降低；<；

（3）2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH＝–87.0kJ·mol－1

（4）2NH3+6OH－–6e－=N2+6H2O 0.6mol

【解析】

試題分析：(1)甲：升高溫度，化學平衡逆向移動，化學反應速率會迅速增大，會離開原來的速率點，錯誤；乙：升高溫度，化學反應速率會迅速增大，所以T2 時先達到化學平衡狀態，并且由于該反應的正反應是放熱反應，所以升高溫度，化學平衡向吸熱的逆反應方向移動，使二氧化氮的轉化率減小，正確；丙：對于該反應來說，正反應是氣體體積減小的反應，在溫度不變時，增大壓強，平衡正向移動，一氧化碳的體積分數會減小，錯誤；(2) ①根據表格數據可知：在20min內CO2的濃度增大0.30mol/L，則用CO2的濃度改變表示反應速率是V(CO2)=0.30mol/L÷20min=0.015mol/(L·min)；反應達到平衡時，各種物質的濃度分別是：c(NO)=0.48mol/L；c(N2)=c(CO2)=0.36mol/L，所以在該溫度下的化學平衡常數K= c(N2)·c(CO2)÷c2(NO)= (0.36mol/L ×0.36mol/L )÷(0.48mol/L)2=9/16=0.56；②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，依據圖表數據分析，平衡狀態各物質濃度增大，而平衡常數只隨溫度變化，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，所以可能是減小溶液體積或加入一定量一氧化氮；故答案為bc；③在原來平衡時，c(NO):c(N2):c(CO2)= 0.48:0.36:0.36=4:3:3,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，氮氣和二氧化碳濃度之比始終為1：1，所以5：3＞4：3，說明平衡向逆反應方向移動，升高溫度平衡逆向移動，根據平衡移動原理：升高溫度，化學平衡向吸熱的反應方向移動，說明逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應，故△H＜0；(3)依據熱化學方程式和蓋斯定律計算①+②-③得到CO2與NH3合成尿素和液態水的熱化學反應方程式為2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH＝ –87.0 kJ·mol－1；(4) 電池反應為：4NH3+3O2=2N2+6H2O．該電池負極是氨氣失電子生成氮氣，根據示意圖可知a電極是負極，發生氧化反應，發生的電極反應式為2NH3+6OH－– 6e－=N2 + 6H2O，反應中2mol氨氣反應電子轉移6mol電子，每消耗3.4g NH3的物質的量=13.4g÷17g/mol=0.2mol，所以轉移的電子數為0.36NA 。