Question

目前，人们对环境保护、新能源开发很重视。

(1)汽车尾气中含有CO、NO₂等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体转化为无毒气体：4CO(g)+2NO₂(g) 4CO₂(g)+N₂(g)。恒温恒容条件下，能够说明该反应已达到平衡状态的是________填字母代号。

A.容器内混合气体颜色不再变化

B.容器内的压强保持不变

C.2V逆(NO₂)=V正（N₂）

D.容器内混合气体密度保持不变

(2)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+2NO(g)N₂(g)+CO₂(g)△H时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下表所示：

①根据表中数据分析T₁℃时，该反应在0～20min的平均反应速率v(CO₂)________；计算该反应的平衡常数________。

②根据上表数据判断，由30min到40min时改变的条件可能是________任写一种。

③若30min后升高温度至T₂℃，达到新平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5:3:3，此时NO的转化率________填“升高”或“降低”，△H________填“”或“”。(3)以与为原料可合成化肥尿素化学式为。已知：①2NH₃(g)+CO₂(g)=NH₂CO₂NH₄(s) △H=-159.5kJ/mol②NH₂CO₂NH₄(s)=CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g) △H=+116.5kJ/mol，③H₂O(l)=H₂O(g)△H=+44.0kJ/mol，写出CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学方程式_____

Answer

A、B 0.015mol∙L-1∙min-1 0.56（或） 通入一定量NO或适当缩小容器体积或者充入一定量1:1的氮气和二氧化碳 降低 ΔH=-87kJ∙mol-1

【解析】

（1）反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量浓度等不再发生变化；

（2）①由化学反应速率和化学平衡常数公式计算可得；

②由表数据可知40min时，反应的平衡常数与30min中相同，由此分析影响化学平衡移动因素；

③由题给数据可知NO的转化率为×100%=60%，由30min后升高温度至T2℃，达到新平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3计算NO的转化率，判断平衡移动方向；

（3）由盖斯定律计算可得。

（1）A. 恒温恒容条件下，容器内混合气体颜色不再变化说明二氧化氮的浓度不变，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；

B. 该反应是反应前后气体体积有变化的反应，容器中的压强不再发生变化，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；

C.2V逆(NO2)=V正（N2）说明正逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，故错误；

D.该反应是反应前后都是气体的反应，由质量守恒定律可知，反应前后气体质量不变，容器恒温恒容条件下，容器的体积不变，容器内混合气体密度始终保持不变，则容器内混合气体密度保持不变不能说明正逆反应速率相等，不能判断反应是否达到平衡状态，故错误；

AB正确，故答案为：AB；

（2）①由表中数据可知0～20min內二氧化碳的浓度变化量为0.30mol/L，则v(CO2)= =0.015mol∙L-1∙min-1；20min分钟时反应达到平衡，平衡时各物质的浓度分别为c（N2）=0.3mol/L、c（CO2）=0.3mol/L、c（NO）=0.4mol/L，则反应的平衡常数K===≈0.56，故答案为：0.015mol∙L-1∙min-1；0.56（或）；

②由表数据可知40min时，反应的平衡常数K==，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度，依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度增大，反应前后气体体积不变，所以可能是通入一定量NO或适当缩小容器体积或者充入一定量1：1的氮气和二氧化碳，故答案为：通入一定量NO或适当缩小容器体积或者充入一定量1：1的氮气和二氧化碳；

③由题给数据可知NO的转化率为×100%=60%，若30min后升高温度至T2℃，达到新平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3，设此时NO的转化率为2x，由题意建立如下三段式：

由容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3可得（1.0—2x）：x=5:3，解得2x=＜60%；温度升高NO的转化率减小，平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，ΔH＜0，故答案为：降低；＜；

（3）由盖斯定律可知，①+②—③可得CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学方程式为2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=△H1+△H2—△H3=（-159.5kJ/mol）+（+116.5kJ/mol）—（+44.0kJ/mol）=-87.0kJ/mol，则热化学方程式为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。