Question

合理应用和处理氮的化合物，在生产生活中有重要意义。

（1）尿素[CO(NH₂)₂]是一种高效化肥，也是一种化工原料。

①以尿素为原料在一定条件下发生反应：CO(NH₂)₂ (s) + H₂O(l)2 NH₃(g)+CO₂(g) △H＝+133.6 kJ/mol。该反应的化学平衡常数的表达式K＝          。关于该反应的下列说法正确的是           （填序号）。

a. 从反应开始到平衡时容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变

b. 在平衡体系中增加水的用量可使该反应的平衡常数增大

c. 降低温度使尿素的转化率增大

②尿素在一定条件下可将氮的氧化物还原为氮气。

结合①中信息，尿素还原NO(g)的热化学方程式是            。

③密闭容器中以等物质的量的NH₃和CO₂为原料，在120 ℃、催化剂作用下反应生成尿素：CO₂(g) +2NH₃(g)CO (NH₂)₂ (s) +H₂O(g)，混合气体中NH₃的物质的量百分含量[φ（NH₃）]随时间变化关系如图所示。则a点的正反应速率v_正（CO₂）        b点的逆反应速率v_（逆）（CO₂）（填“>”、“=”或“<”）；氨气的平衡转化率是           。

（2）NO₂会污染环境，可用Na₂CO₃溶液吸收NO₂并生成CO₂。已知9.2 g NO₂和Na₂CO₃溶液完全反应时转移电子0.1 mol，此反应的离子方程式是           ；恰好反应后，使溶液中的CO₂完全逸出，所得溶液呈弱碱性，则溶液中存在的所有离子浓度大小关系是c(Na⁺)>________。

Answer

（1）①c2(NH3)·c(CO2) a

②2CO(NH2)2(s) + 6NO(g)＝5 N2(g) +2CO2(g) + 4H2O(l)△H＝-1804.7kJ/mol

③＞；0.75 （2）2NO2 +CO32－＝CO2 +NO2－+NO3－ c(NO3－)＞c(NO2－)＞c(OH-)＞c(H+)

【解析】

试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则该反应的平衡常数的表达式K＝c2(NH3)·c(CO2)。a. 由于反应过程中只有生成物中的二种气体且它们的物质的量之比始终保持不变，故平均相对分子量也始终不变，a正确；b. 平衡常数只受温度影响，b 错误；c.降温平衡应该是逆向移动，转化率降低，c错误，答案选a。

②从图中可看出：①4NH3（g）+6NO(g)＝5N2 (g)+6H2O(l) △H=-2071.9KJ/mol，又因为②CO(NH2)2 (s) + H2O(l)2 NH3(g)+CO2(g) △H＝+133.6 kJ/mol，则根据盖期定律科学①＋②×2即可得到尿素还原NO(g)的热化学方程式：2 CO(NH2)2(s) + 6 NO(g) = 5 N2(g) + 2CO2(g) + 4 H2O(l) △H =－1804.7 kJ/mol；

③图中a点反应没有达到平衡状态，反应向正反应方向进行，且a点对应的反应物浓度大于b点故浓度大，则a点的正反应速率v正（CO2）大于b点的逆反应速率v（逆）（CO2）；先假设反应起始时二气体均为1mol，达平衡时CO2变化nmol，NH3变化2nmol，生成的H2O为nmol。则平衡时各自的物质量分别是(1－n)mol 、(1－2n)mol、nmol，根据平衡时CO2的体积分数为20%可知，解答n＝0.375mol，所以NH3的转化率为75%。

（2）NO2中N元素的化合价为+4价，氧化产物只能是NO3－，结合转移电子数可知还原产物中N元素化合价为+3价，故为NO2－，所以反应的离子方程式即可得到2NO2 +CO32－＝CO2 +NO2－+NO3－；反应后溶液显示弱碱性说明NO2－要水解，因此离子浓度大小关系为c(NO3－)＞c(NO2－)＞c(OH-)＞c(H+)。

考点：考查化学平衡的相关知识，涉及平衡常数，反应速度及平衡的移动等。另外还考查了溶液中弱酸根离子的水解。