Question

碳、氮、硫的化合物在生产生活中广泛存在。请回答：

（1）以CO₂与NH₃为原料可合成化肥尿素[CO(NH₂)₂]。已知：

①2NH₃(g)＋CO₂(g)=NH₂CO₂NH₄(s)      ΔH＝－l59.5 kJ·mol^-1

②NH₂CO₂NH₄(s)=CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(l)  ΔH＝－160.5 kJ·mol^-1

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

写出CO₂与NH₃合成尿素和气态水的热化学反应方程式____________。

（2）T₁温度时在容积为2L的恒容密闭容器中只充入1.00molNO₂气体发生反应：2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g) ∆H<0。实验测得：v_正=k_正c²(NO)·c(O₂)，v_逆=k_逆c²(NO₂)，

k_正、k_逆为速率常数只受温度影响。不同时刻测得容器中n(NO₂)如下表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
n(NO2)/mol	1.00	0.80	0.65	0.55	0.50	0.50

①从0～2s该反应的平均速率v(NO₂)=___________。

②T₁温度时化学平衡常数K=___________mol^-1·L。

③化学平衡常数K与速率常数k_正、k_逆的数学关系是K=___________。若将容器的温度改变为T₂时其k_正=k_逆，则T₁__________T₂ (填“>”、“<”或“=”)。

（3）常温下，用SO₂与NaOH溶液反应可得到NaHSO₃、Na₂SO₃等。

①已知Na₂SO₃水溶液显碱性，原因是____________________(写出主要反应的离子方程式)，该溶液中，c(Na^＋)______2c(SO₃^2-)＋c(HSO₃^-)(填“＞”“＜”或“＝”)。

②在某NaHSO₃、Na₂SO₃混合溶液中HSO₃^-、SO₃^2-物质的量分数随pH变化曲线如图所示(部分)，根据图示，则SO₃^2-的第一步水解平衡常数＝________。

Answer

2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=-276.0kJ/mol 0.0875 mol/(L·s) 8 k正/k逆 < SO32-＋H2O⇌HSO3-＋OH－ ＞ 10－6.8

【解析】

(1)依据热化学方程式和盖斯定律计算①+②+③得到CO2与NH3合成尿素和气态水的热化学反应方程式；

(2)①根据v=计算出前5s内v(NO2)；

②

根据化学平衡常数K1=计算K1，进而计算2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)化学平衡常数K=；

③2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)化学平衡常数K=，化学反应达到平衡时v正=v逆，即k正c2(NO)•c(O2)=k逆c2(NO2)，则=；结合平衡常数K与反应的热效应判断温度高低。

(3)①亚硫酸根离子水解导致溶液显示碱性，根据电荷守恒确定离子浓度的关系；

②根据水解平衡常数表达式结合图中数据来计算。

(1)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合成尿素和气态水的热化学反应方程式为2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=-276.0KJ/mol；

(2)①根据表中数据计算出前2s内v(NO2)====0.0875mol/(L•s)；

②

根据化学平衡常数K1===0.125，所以2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)化学平衡常数K==8；

③2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)化学平衡常数K=，化学反应达到平衡时v正=v逆，即k正c2(NO)•c(O2)=k逆c2(NO2)，则==K，即K=；温度改变为T2时其k正=k逆，则T2时化学平衡常数K=1，小于T1温度时化学平衡常数K=8，即T1→T2时，平衡逆向移动，而2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H＜0，所以温度改变是升高温度，T1＜T2 ；

(3)①亚硫酸根离子水解导致溶液显示碱性，原理是：SO32-+H2O⇌HSO3-+OH-，所以，该溶液中，c(H+)＜c(OH-)，根据电荷守恒，则：c(Na＋)＞2c(SO32-)＋c(HSO3-)；

②亚硫酸根离子的水解平衡常数K= ，当pH=7.2时，SO32-、HSO3-浓度相等，所以K=c(OH-)=10-6.8。