Question

近些年来，世界各地频现种种极端天气．二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等是导致极端天气的重要因素，研究这些化合物的综合处理具有重要意义．
（1）工业上可利用二氧化碳和氨气合成尿素，其总反应如下：
2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）△H＜0，该反应在

 

（填“较高温度”或“较低温度”）下能自发进行．
（2）已知合成尿素分两步进行：
第1步：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H₁＜0
第2步：NH₂COONH₄（s）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）△H₂＞0
下列示意图中[a表示2NH₃（g）+CO₂（g），b表示NH₂COONH₄（S），c表示CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）]，能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线的是（填序号）

 

．

（3）合成尿素过程中，当NH₃与CO₂的物质的量之比为1：2时，NH₃的转化率随时间的变化关系如图所示．

①A点的逆反应速率v_逆（CO₂）

 

B点的逆反应速率v_逆（CO₂）（填“＜”“＞”或“=”）．
②达到平衡时，CO₂的转化率为

 

．
（4）活性炭可用于处理大气污染物NO，在某1L恒容密闭容器中加入0.100mol NO和2.030mol固体活性炭（无杂质），生成气体E和气体F．当温度分别在T₁℃和T₂℃时，测得平衡时各物质的物质的量如下表：

物质 n/mol T/℃	活性炭	NO	E	F
T1	2.000	0.040	0.030	0.030
T2	2.005	0.050	0.025	0.025

①请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式

 

．
②上述反应在T₁℃时的平衡常数为K₁，在T₂℃时的平衡常数为K₂．计算K₁=

 

，根据题给信息判断，T₁和T₂的关系是

 

．
A．T₁＞T₂ B．T₁＜T₂ C．无法比较
③若密闭容器为容积可变，根据化学反应原理，分析增加压强对该反应的影响

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,反应热和焓变

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）依据反应自发进行的判断依据△H-T△S＜0分析判断；
（2）根据反应物和生成物的能量高低与反应吸放热之间的关系来判断；
（3）①由CO₂的转化率随时间变化图可知，在A点时反应还未达到平衡状态，反应仍将继续正向进行；
②利用三段式法计算；
（4）①由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N₂与CO₂；
②计算各气体的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算；由表中数据可知，温度由T₁变为T₂，平衡向逆反应移动，由于正反应是吸热，还是放热不确定，不能判断温度变化；
③根据平衡移动原理分析解答；

解答： 解：（1）2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）△H＜0，△S＜0，低温下满足△H-T△S＜0，反应自发进行；
故答案为：较低温度；
（2）当反应物的能量高于生成物的能量时，反应是放热反应，当反应物的能量低于生成物的能量时，反应是吸热反应，据反应Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H₁＜0
反应Ⅱ：NH₂COONH₄（s）?CO（NH₂）₂（I）+H₂O（I）△H₂＞0，可以知道2NH₃（g）和CO₂（g）的能量和高于NH₂COONH₄（s）的能量，NH₂COONH₄（s）的能量低于CO（NH₂）₂（I）+H₂O（I）的能量，故选C．
故答案为：C；
（3）①由CO₂的转化率随时间变化图可知，在A点时反应还未达到平衡状态，反应仍将继续正向进行，故v_逆（CO₂）小于B点平衡时的化学反应速率；
故答案为：＜，
②设NH₃的初始物质的量为a，CO₂的初始物质的量为2a，则，
          2NH₃+CO₂

一定温度  .

CO（NH₂）₂+H₂O
起始/mol   a     2a
转化/mol  0.6a  0.3a
平衡/mol  0.4a  1.7a
平衡时CO₂转化率为=

0.3a

2a

×100%=15%，
故答案为：15%；
（4）①由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N₂与CO₂，且该反应为可逆反应，故反应方程式为：C+2NO?N₂+CO₂；
故答案为：C+2NO?N₂+CO₂；
②平衡时c（NO）=

0.04mol

2L

=0.02mol/L，c（N₂）=c（CO₂）=

0.03mol

2L

=0.015mol/L，故T₁℃时该反应的平衡常数为K₁=

0.015×0.015

0.022

=

9

16

，故答案为：

9

16

；
由表中数据可知，温度由T₁变为T₂，平衡向逆反应移动，由于正反应是吸热，还是放热不确定，无法判断温度变化，故答案为：C；
③C+2NO?N₂+CO₂，反应前后气体体积不变，增大压强，平衡不动，该反应气体分子总数不变，反应速率增大；
故答案为：该反应气体分子总数不变，在其他条件不变时，压强升高，平衡不会移动，NO的转化率不会改变，压强升高，使NO浓度增加，反应速率增大；

点评：本题是一道关于化学反应能量变化，化学反应速率和化学平衡移动的总合考查题，主要考查了化学平衡移动原理应用，平衡常数计算，考查学生分析和解决问题的能力，难度中等．