Question

目前人们对环境保护、新能源开发很重视。

（1）汽车尾气中含有CO、NO₂等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体转化为无毒气体。

4CO(g)＋2NO₂(g)4CO₂(g)＋N₂(g)  ΔH＝-1200 kJ·mol^-1

对于该反应，温度不同（T₂＞T₁）、其他条件相同时，下列图像正确的是           （填代号）。

（2）用活性炭还原法也可以处理氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s) + 2NO(g) N₂(g) + CO₂(g)   ΔH在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：

时间/min 浓度/(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根据图表数据分析T₁℃时，该反应在0-20min的平均反应速率v（CO₂）=           ；计算该反应的平衡常数K=            。

②30min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是          （填字母代号）。

A．加入一定量的活性炭          B．通入一定量的NO

C．适当缩小容器的体积          D．加入合适的催化剂

③若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5:3:3，则达到新平衡时NO的转化率            （填“升高”或“降低”），ΔH          0（填“>”或“<”）.

(3)以CO₂与NH₃为原料可合成化肥尿素[化学式为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

写出CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式                        。

（4）一种氨燃料电池，使用的电解质溶液是2mol/L的KOH溶液。

电池反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O；

请写出通入a气体一极的电极反应式为                   ；每消耗3.4g NH₃转移电子的物质的量为                   。

Answer

（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】

试题分析：(1)甲：升高温度，化学平衡逆向移动，化学反应速率会迅速增大，会离开原来的速率点，错误；乙：升高温度，化学反应速率会迅速增大，所以T2 时先达到化学平衡状态，并且由于该反应的正反应是放热反应，所以升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，使二氧化氮的转化率减小，正确；丙：对于该反应来说，正反应是气体体积减小的反应，在温度不变时，增大压强，平衡正向移动，一氧化碳的体积分数会减小，错误；(2) ①根据表格数据可知：在20min内CO2的浓度增大0.30mol/L，则用CO2的浓度改变表示反应速率是V(CO2)=0.30mol/L÷20min=0.015mol/(L·min)；反应达到平衡时，各种物质的浓度分别是：c(NO)=0.48mol/L；c(N2)=c(CO2)=0.36mol/L，所以在该温度下的化学平衡常数K= c(N2)·c(CO2)÷c2(NO)= (0.36mol/L ×0.36mol/L )÷(0.48mol/L)2=9/16=0.56；②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，依据图表数据分析，平衡状态各物质浓度增大，而平衡常数只随温度变化，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度增大，反应前后气体体积不变，所以可能是减小溶液体积或加入一定量一氧化氮；故答案为bc；③在原来平衡时，c(NO):c(N2):c(CO2)= 0.48:0.36:0.36=4:3:3,若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5：3：3，氮气和二氧化碳浓度之比始终为1：1，所以5：3＞4：3，说明平衡向逆反应方向移动，升高温度平衡逆向移动，根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热的反应方向移动，说明逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应，故△H＜0；(3)依据热化学方程式和盖斯定律计算①+②-③得到CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式为2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH＝ –87.0 kJ·mol－1；(4) 电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O．该电池负极是氨气失电子生成氮气，根据示意图可知a电极是负极，发生氧化反应，发生的电极反应式为2NH3+6OH－– 6e－=N2 + 6H2O，反应中2mol氨气反应电子转移6mol电子，每消耗3.4g NH3的物质的量=13.4g÷17g/mol=0.2mol，所以转移的电子数为0.36NA 。

考点：考查化学反应速率、化学平衡的有关知识、盖斯定律的应用及原电池、电解池的反应原理的知识。