Question

2015年9月爆发的德国大众车尾气排放作弊事件引起了公众的关注。大众车尾气中常含有大里氮氧化物．通常会采用喷射尿素溶液的方法，将有毒的氮氧化物还原成无污染的物质。大众选择了一种违规做法，即在客户平时用车时不开启喷射尿素的尾气后处理系统，而是通过软件让这一系统只在尾气排放检测时启动。

I、通过NOx传感器可监测空气的NOx的含量，其工作原理图如下图，写出NiO电极的电极反应式__________________；

Ⅱ、以CO₂与NH₃为原料可合成尿素[化学式为CO(NH₂)₂]。已知：

①2NH₃(g)+CO₂(g)=NH₂CO₂NH₄(s)   △H=-l59.5kJ•mol-1

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

③H₂O(l)=H₂O(g)  △H=+44.0kJ•mol-1

（1）写出CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式____________；

（2）恒温下将2molNH₃和1molCO₂放入容积为2L的密闭容器中，反应生成NH₂CO₂NH₄(s)，2分钟后达到平衡。此时NH₃的浓度为0.8mol/L，则CO₂的反应速率为________，NH₃的转化率是________。

Ⅲ、尿素在一定温度下可分解生成NH₃，NH₃催化还原N_xO_y可以消除氮氧化物的污染。已知：

反应a：4NH₃(g)+6NO(g)5N₂(g)+6H₂O(l)

反应b：2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)

反应c: 4NH₃(g)+6NO₂(g)5N₂(g)+3O₂(g)+6H₂O(l)

（1）相同条件下，反应a在2L密闭容器内，选用不同的催化剂，反应产物N₂的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是________________。

A．该反应的活化能大小顺序是：Ea(A)＞Ea(B)＞Ea(C)

B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数

C．单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡

D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡

（2）对于反应c来说，可加快反应速率的措施有_______________(任写2种)

（3）恒温恒容条件下，反应b达到平衡时体系中n(NO):n(O₂):n(NO₂)=2:1:2,在其他条件不变时，再充入NO₂气体，NO₂体积分数_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。

Answer

I、NO-2e- +O2-=NO2；

II、（1）2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)++H2O(l) ΔH=−87.0kJ/mol；（2）0.05mol/(L·min)；20%；

III、（1）CD；（2）增加NH3或NO2或N2或O2的浓度；升高温度；增大压强等；（3）变大。

【解析】

试题分析：I、装置无外接电源，故为原电池，铂电极上氧气得电子生成氧离子而被还原，所以为正极，发生还原反应；NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮，NiO为负极，所以电极反应式为：NO+O2--2e-=NO2，故答案为：NO+O2--2e-=NO2．

II、（1）①2NH3(g)+CO2(g)→NH2CO2 NH4(s)+l59.5kJ•mol-1，②NH2CO2NH4(s)→CO(NH2)2(s)+H2O(g)-116.5kJ•mol-1，③H2O(l)→H2O(g)-44.0kJ•mol-1，依据热化学方程式和盖斯定律计算①+②-③得到CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式为：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-87.0KJ/mol；故答案为：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-87.0KJ/mol；

（2）平衡时，NH3的浓度为0.8mol/L，则NH3的物质的量为0.8mol/L×2L=1.6mol，

2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2 NH4(s)

起始(mol) 2 1 0

反应 0.4 0.2 0.2

平衡 1.6 0.8

CO2的反应速率===0.05mol/(L·min)，NH3的转化率=×100%=20%，故答案为：0.05mol/(L·min)；20%；

III、（1）A．相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低，所以该反应的活化能大小顺序是：Ea(A)＜Ea(B)＜Ea(C)，故A错误；B．增大压强能使反应速率加快，是因为增大了活化分子数，而活化分子百分数不变，故B错误；C．单位时间内H-O键断裂表示逆速率，N-H键断裂表示正速率，单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，则消耗的NH3和消耗的水的物质的量之比为4：6，则正逆速率之比等于4：6，说明反应已经达到平衡，故C正确；D．该反应为放热反应，恒容绝热的密闭容器中，反应时温度会升高，则K会减小，当K值不变时，说明反应已经达到平衡，故D正确；故答案为：CD；

（2）对于反应c来说，可加快反应速率的措施有增加NH3或NO2或N2或O2的浓度；升高温度；增大压强等，故答案为：增加NH3或NO2或N2或O2的浓度；升高温度；增大压强等；

（3）一定条件下，反应II2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡时体系中n(NO)：n(O2)：n(NO2)=2：1：2。在其它条件不变时，若恒温恒容容器中，再充入NO2气体，容器中压强增大，与原来平衡相比较，平衡正向移动，则NO2体积分数变大；故答案为：变大。

考点：考查了电极方程式的书写；热化学方程式的书写；化学平衡的计算和影响因素的相关知识。