Question

【题目】研究碳、氮、硫及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。请回答下列问题：

（1）已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=196.6 kJ·mol1

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=113.0 kJ·mol1

则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的△H=___________。

（2）在一定条件下氨气可以合成尿素：2NH3(g)+CO2(g)(NH2)2CO(s)+H2O(g)。

①一定条件下，在2 L的恒容密闭容器中，充入2 mol NH3和1mol CO2，反应经5 min后达到平衡，测得容器中水蒸气为0.6 mol，则平均反应速率v(CO2)=____________mol/(L·min)。

②尿素的合成过程分两步进行：

2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l)

NH2COONH4(l)(NH2)2CO(g)+H2O(g)

第一步反应在11.1 Mpa、160 ℃的条件下反应较快，转化率也较高，第二步反应在相同条件下反应速率较慢，转化率也较低。因此，总反应的反应速率和转化率主要取决于____________（填“第一步”或“第二步”）。

③将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，不能判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是________（填字母）。

a．v正(NH3)=2v逆(CO2)

b．密闭容器中氨气的体积分数不变

c．密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变

d．密闭容器中混合气体的密度不变

（3）在一定条件下焦炭可以还原NO2，反应为：2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，在恒温条件下，

3 mol NO2和足量C发生该反应，测得平衡时NO2和N2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：

①A、B两点的浓度平衡常数关系：Kc(A) Kc(B)（填“＜”“＞”或“=”）。

②A、B、C三点中NO2的转化率最小的是 （填“A”“B”或“C”）点。

③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)= （Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

（4）将CH4+2NO2CO2+2H2O+N2的反应设计为原电池，电池内部是掺杂氧化钇的氧化锆晶体，可以传导O2。则电池的正极电极反应式为______________。

Answer 1

【答案】

（1）41.8 kJ·mol1（2分）

（2）①0.06（2分） ②第二步（1分） bc（2分）

（3）①=（1分） ②B（2分） ③5MPa（2分）

（4）2NO2+8e4O2+N2（2分）

【解析】

试题分析：

（1）根据盖斯定律，将第二个方程式颠倒过来，与第一个方程式相加得：2NO2(g)+2SO2(g) 2SO3(g)+2NO(g) ΔH=83.6 kJ·mol1，则NO2+SO2SO3+NO ΔH=41.8 kJ·mol1；

（2）①反应经5 min后达到平衡，测得容器中水蒸气的物质的量为0.6 mol，则根据方程式可知消耗的CO2是0.6 mol，所以平均反应速率v(CO2)==0.06 mol/(L·min)。

②总反应的反应速率和转化率主要取决于反应速率慢的，即取决于第二步。

③a．v正(NH3)=2v逆(CO2)方向不一致，且满足反应速率之比等于相应的化学计量数之比，能说明反应达到平衡状态，a正确；b．根据方程式可知氨气与二氧化碳的体积之比始终为2∶1，不会随反应方向变化而变化，与平衡无关，不能判断该分解反应已经达到化学平衡，b错误；c．密闭容器中混合气体只有NH3和CO2且二者的物质的量之比恒定，因此混合气体的平均相对分子质量始终不变，c错误；d．当体系达平衡状态时，混合气体的总质量不变，而容器的体积不变，密闭容器中混合气体的密度不变，说明达平衡状态，d正确，答案选bc。

（3）①平衡常数只与温度有关系，则A、B两点的浓度平衡常数关系：Kc(A)=Kc(B)。

②正反应体积增大，增大压强平衡向逆反应方向移动，反应物转化率减小，则A、B、C三点中NO2的转化率最小的是B点。

③ 2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)

起始量(mol) 3 0 0

转化量(mol) 2x x 2x

平衡量(mol) 32x x 2x

C点氮气和NO2浓度相等，因此32x=x，解得x=1，所以NO2、N2、CO2的物质的量之比是1∶1∶2，则C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)==5 MPa。

（4）原电池正极得到电子，根据方程式可知正极是NO2得电子，电极反应式为2NO2+8e4O2+N2。