Question

氮的化合物应用广泛，但氮氧化物是重要的空气污染物，应降低其排放。

（1）用CO₂和NH₃可合成氮肥尿素[CO(NH₃)₂]

已知：①2NH₃(g)+CO₂(g)=NH₂CO₂NH₄ (s)   △H=-159.5 kJ·mol^-1

②NH₂CO₂NH₄(s)=CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g)   △H=+116.5 kJ·mol^-1

③H₂O(l)=H₂O(g)   △H=+44 kJ·mol^-1

用CO₂和NH₃合成尿素（副产物是液态水）的热化学方程式为______________。

（2）工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染：CH₄(g)+2NO₂(g)N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)  △H

在温度为T₁和T₂时，分别将0.40molCH₄和1.0molNO₂充入体积为1L的密闭容器中，n（CH₄）

随反应时间的变化如图所示：

①根据图判断该反应的△H______0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②温度为T₁时，0～10min内NO₂的平均反应速率v（NO₂）=__________，反应的平衡常数K=___（保留三位小数）

③该反应达到平衡后，为在提高反应速率同时提高NO₂的转化率，可采取的措施有______（填标号）。

A．改用高效催化剂           B．升高温度

C．缩小容器的体积           D．增加CH₄的浓度

（3）利用原电池反应可实现NO₂的无害化，总反应为6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O，电解质溶液为NaOH溶液，工作一段时间后，该电池正极区附近溶液pH________（填“增大”、“减小”或“不变”），负极的电极反应式为___________________。

（4）氮的一种氢化物HN₃，其水溶液酸性与醋酸相似，则NaN₃溶液中各离子浓度由大到小的顺序为________；常温下，将amol·L^-1 的HN₃与bmol·L^-1 的Ba(OH) ₂溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba²⁺)=c（N₃^-），则该混合物溶液呈_______（填“酸”、“碱”或“中”）性，溶液中c(HN₃)=_________ mol·L^-1。

Answer

2NH3(g) +CO2(g)=CO(NH2)2(s)+ H2O (l) △H=-87kJ/mol < 0.02 mol ·L-1·min-1 2.03 D 增大 2NH3-6e-+6OH-=N2 + 6H2O c（Na+）＞c（N3﹣）＞c（OH-）＞c（H+） 中 （0.5a-b）

【解析】 (1) 已知：①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) △H=-159.5 kJ/mol，②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+116.5 kJ/mol，③H2O(l)= H2O(g) △H=+44.0 kJ/mol，根据盖斯定律，将①+②-③得：CO2(g)+ 2NH3(g) = CO(NH2)2(s) + H2O(l) △H=(-159.5 kJ/mol)+(+116.5 kJ/mol)-(+44.0 kJ/mol)=-87.0kJ/mol，故答案为：CO2(g)+ 2NH3(g) = CO(NH2)2(s) + H2O(l) △H＝-87.0kJ/mol；

(2) ①根据图像，T2时先达到平衡，说明T2＞T1，温度越高平衡时甲烷物质的量越大，说明平衡逆向进行，因此正反应为放热反应，△H＜0，故答案为：＜；T1＜T2，T2时CH4的平衡含量高，说明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，逆向吸热，正向放热；

②温度为T1时，10min时，n(CH4)=0.3mol，根据方程式，反应的n(NO2)=2×(0.4mol-0.3mol)=0.2mol，NO2的平均反应速率v(NO2)== 0.02mol·L-1·min-1，故答案为：0.02mol·L-1·min-1；

③A.改用高效催化剂，不能影响平衡的移动，不能提高NO2的转化率，错误； B.升高温度，反应速率加快，平衡逆向移动，NO2的转化率减小，错误；C.缩小容器的体积，物质的浓度增大，反应速率加快，平衡逆向移动，NO2的转化率减小，错误；D.增加CH4的浓度，反应速率加快，平衡正向移动，NO2的转化率增大，正确；故选D；

(3)利用原电池反应可实现NO2的无害化的总反应为6NO2+8NH3=7N2+12H2O，电解质溶液为NaOH溶液。工作时，正极上二氧化氮得到电子生成氮气，电极方程式为2NO2+8 e-+4H2O =N2+8OH-，正极附近溶液的pH增大；负极上氨气失去电子生成氮气，电极反应式为2NH3 - 6e- + 6OH- = N2 + 6H2O，故答案为：增大；2NH3 - 6e- + 6OH- = N2 + 6H2O；

(4)混合后溶液中c(Ba2+)=0.5b mol/L，根据电荷守恒：2c(Ba2+)+c(H+)= c(N3-)+c(OH-)，溶液中存在2c(Ba2+)= c(N3-)，则c(H+)=c(OH-)=10-7 mol/L，溶液显中性；溶液中c(N3-)=b mol/L，由微粒守恒可知溶液中c(HN3)=(0.5a-b )mol/L，故答案为：中；0.5a-b。