Question

4．NO₂是形成霧霾天氣的原因之一．
（1）重型車輛常在排氣管內(nèi)噴淋尿素[CO（NH₂）₂]溶液，使NO₂轉(zhuǎn)化為無污染物質(zhì)．采用“噴淋”的目的是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，反應(yīng)的活化能不變（選填“增大”“減小”“不變”），配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式：6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+4CO₂+8H₂O．【已知：CO（NH₂）₂中N呈-3價(jià)】
6NO₂+4CO（NH₂）₂═7N₂+4CO₂+8H₂O
（2）以CO₂與NH₃為原料可合成化肥尿素．已知：
①2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂NH₄（s）△H=-l59.5KJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-160.5KJ•mol^-1
③H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0KJ•mol^-1
寫出CO₂與NH₃合成尿素和氣態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=-276.0 KJ/mol．
（3）恒溫下將1.6molNH₃和0.8molCO₂放入容積為8L的恒容密閉容器中，反應(yīng)生成NH₂CO₂NH₄（s），下列各項(xiàng)能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是ac．
a．容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)保持不變                 b．CO₂與NH₃的速率之比為1：2
c．NH₂CO₂NH₄（s）質(zhì)量保持不變      d．容器內(nèi)溫度保持不變
該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測得CO₂的物質(zhì)的量濃度為0.05mol•L^-1．則平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率α=50%；若其他條件不變，移去少量NH₂CO₂NH₄，CO₂的轉(zhuǎn)化率不變（選填“增大”“減小”“不變”）．
（4）為減少NO₂排放，可將NO₂轉(zhuǎn)化為NO后通入如圖所示裝置，同時(shí)補(bǔ)充氣體物質(zhì)A使NO全部轉(zhuǎn)化為NH₄NO₃，該裝置中總化學(xué)反應(yīng)方程式是8NO+2NH₃+7H₂O=5NH₄NO₃．

Answer 1

分析 （1）在排氣管內(nèi)將尿素溶液采用噴淋的形式與NO₂作用，可結(jié)合影響反應(yīng)速率的因素考慮，活化能是化學(xué)反應(yīng)本身的性質(zhì)，與影響反應(yīng)的條件無關(guān)；NO₂中氮元素為+4價(jià)，轉(zhuǎn)化為N₂中0價(jià)，化合價(jià)降低4價(jià)，CO（NH₂）₂中氮元素-3價(jià)，轉(zhuǎn)化為N₂中0價(jià)，化合價(jià)降得6價(jià)，故最小公倍數(shù)為24，故NO₂前系數(shù)為產(chǎn)6，CO（NH₂）₂前系數(shù)為產(chǎn)4，再結(jié)合原子守恒配平生成物；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算①+②+③得到CO₂與NH₃合成尿素和氣態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（3）判斷可逆反應(yīng)2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g），是否達(dá)到平衡狀態(tài)，可結(jié)合平衡狀態(tài)的特征v（正）=v（逆）≠0，反應(yīng)體系各物質(zhì)的量不再隨時(shí)間變化而變化來判斷；
轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}×100%$，可結(jié)合“三行式”計(jì)算CO₂的轉(zhuǎn)化率；平衡體系中改變固體反應(yīng)物或生成物的量不影響反應(yīng)速率，不影響平衡的移動(dòng)；
（4）電解NO制備 NH₄NO₃，由裝置圖可知陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，NO被氧化生成NO₃^-，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，NO被還原生成NH₄⁺，陽極反應(yīng)為NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，陰極反應(yīng)為：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O，結(jié)合電極方程式解答該題．

解答 解：（1）尿素以噴淋的形式進(jìn)入排氣管，可增大與NO₂氣體的接觸面積，加快了反應(yīng)速率，但不改變反應(yīng)的活化能；NO₂中氮元素為+4價(jià)，轉(zhuǎn)化為N₂中0價(jià)，化合價(jià)降低4價(jià)，CO（NH₂）₂中氮元素-3價(jià)，轉(zhuǎn)化為N₂中0價(jià)，化合價(jià)降得6價(jià)，故最小公倍數(shù)為24，故NO₂前系數(shù)為產(chǎn)6，CO（NH₂）₂前系數(shù)為產(chǎn)4，再結(jié)合原子守恒配平生成物；
故答案為：增大接觸面積，加快反應(yīng)速率；不變；6； 4；7； 4； 8；
（2）①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-l59.5kJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-160.5kJ•mol^-1
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0kJ•mol^-1
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算①+②+③得到CO₂與NH₃合成尿素和氣態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=-276.0KJ/mol；
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=-276.0 KJ/mol；
（3）a．反應(yīng)前后氣體反應(yīng)物和生成物的系數(shù)和不等，正反應(yīng)是體積減小的方向，在恒溫恒容條件下，壓強(qiáng)不變是平衡狀態(tài)，故a正確；b．伴隨反應(yīng)的進(jìn)行，CO₂與NH₃的速率之比始終為1：2，無法判斷是平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；c．NH₂CO₂NH₄（s）質(zhì)量保持不變可說明是平衡狀態(tài)，故c正確；d．反應(yīng)在恒溫條件下進(jìn)行，無法判斷是平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；
                         2NH₃+CO₂?NH₂CO₂NH₄，
起始量（mol/L）  0.2      0.1            0
變化量（mol/L） 0.1      0.05           0
平衡量（mol/L） 0.1     0.05            0
CO₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.05mpl/l}{0.1mol/l}$=50%
改變NH₂CO₂NH₄（s）質(zhì)量平衡不移動(dòng)，CO₂的轉(zhuǎn)化率不變；
故答案為：ac；50%；不變；
（4）電解NO制備NH₄NO₃，陽極反應(yīng)為NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，陰極反應(yīng)為：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O，從兩極反應(yīng)可看出，要使得失電子守恒，陽極產(chǎn)生的NO₃^-的物質(zhì)的量大于陰極產(chǎn)生的NH₄⁺的物質(zhì)的量，總電極反應(yīng)方程式為：8NO+7H₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃可知補(bǔ)充的A為NH₃，使NO全部轉(zhuǎn)化為NH₄NO₃總化學(xué)反應(yīng)方程式是8NO+2NH₃+7H₂O=5NH₄NO₃；
故答案為：8NO+2NH₃+7H₂O=5NH₄NO₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查蓋斯定律的應(yīng)用、平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算及電解原理的應(yīng)用等，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．