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)，恒温恒容条件下，能够说明该反应已达到平衡状态的是________(填序号)；

A．容器内混合气体颜色不再变化      B．容器内的压强保持不变

C．2v_逆(NO₂)＝v_正(N₂)           D．容器内混合气体密度保持不变

（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中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^－1)	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0～20 min的平均反应速率v(CO₂)=________；计算该反应的平衡常数K=______。

②根据上表数据判断，由30 min到40 min时改变的条件可能是(任写一种)__________________。

③30 min后升高温度至T₂℃，达到新平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5∶3∶3，此时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=－l59.5 kJ· mol^－1

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

③H₂O(l)=H₂O(g)                         ΔH=+44.0 kJ· mol^－1

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

(4)科学家利用原电池原理，在酸性介质中将NO₂转化为HNO₃，则该转化的负极反应式为：_________________________________。

Answer

A、B 0.015 mol·L－1·min－1 0.56(或9/16) 通入一定量NO或适当缩小容器体积或者充入一定量1∶1的氮气和二氧化碳 降低 < 2NH3(g)+CO2(g)＝CO(NH2)2(s)+H2O(l)  ΔH＝–87.0 kJ·mol－1 NO2－e－+H2O＝NO3－+2H+

【解析】(1). A. 容器内混合气体颜色不再变化，说明各物质的浓度不再变化，反应达到平衡状态，故A正确；B. 因该反应为反应前后气体体积不相等的可逆反应，则容器内的压强保持不变，说明反应达到平衡状态，故B正确；C. 当2v逆(NO2)＝v正(N2) 时，该反应的正逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，故C错误；D. 在恒温恒容条件下，容器内混合气体密度始终不变，则容器内混合气体密度保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；答案为：A、B；

(2). ①. T1℃时，该反应在0～20 min的平均反应速率v(CO2)=0.3mol/L÷20min=0.015 mol·L－1·min－1，该反应的平衡常数K=== 0.56(或9/16)，故答案为：0.015 mol·L－1·min－1；0.56(或9/16)；

②. 30min到40min改变某个反应条件后再次达到平衡时K=== 0.56，平衡常数K没有改变，说明反应温度不变，由图表数据分析，30 min到40 min时改变某个反应条件，再次达到平衡时，各气体的浓度都增大相同的倍数，又因C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)为反应前后气体体积不变的可逆反应，则改变的条件可能是通入一定量NO或适当缩小容器体积或者充入一定量1∶1的氮气和二氧化碳，故答案为：通入一定量NO或适当缩小容器体积或者充入一定量1∶1的氮气和二氧化碳；

③. 30 min后升高温度至T2℃，达到新平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5∶3∶3，由反应方程式可知，N2、CO2的浓度之比始终为1∶1，原平衡时NO和N2的浓度之比为4∶3＜5∶3，说明升高温度平衡逆向移动，NO的转化率降低，该反应为放热反应，ΔH＜0，故答案为：降低；＜；

(3). 已知①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)   ΔH=－l59.5 kJ· mol－1、②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)   ΔH= +116.5 kJ· mol－1、③H2O(l)=H2O(g)    ΔH=+44.0 kJ· mol－1，根据盖斯定律可知，①+②－③得：2NH3(g)+CO2(g)＝CO(NH2)2(s)+H2O(l)  ΔH＝–87.0 kJ·mol－1，故答案为：2NH3(g)+CO2(g)＝CO(NH2)2(s)+H2O(l)  ΔH＝–87.0 kJ·mol－1；

(4). 科学家利用原电池原理，在酸性介质中将NO2转化为HNO3，氮元素的化合价从+4价升高到+5价，说明在负极上二氧化氮失电子发生氧化反应，负极的反应式为：NO2－e－+H2O＝NO3－+2H+，故答案为：NO2－e－+H2O＝NO3－+2H+。