Question

氮氧化物(主要为NO和NO₂)是大气污染物，如何有效地消除氮氧化物的污染是目前科学家们研究的热点问题。

（1）用尿素[CO(NH₂)₂]吸收氮氧化物是一种可行的方法。

①尿素在高温条件下与NO₂反应转化成无毒气体，该反应的化学方程式为___。用尿素溶液也可吸收氮氧化物，研究表明，当混合气体中=1时，总氮还原率最高，随着，比值增大，总氮还原率降低的主要原因是___。

②在一个体积为1L的恒容密闭容器中充入1molCO₂和1molNH₃，在恒定温度下使其发生反应2NH₃(g)+CO₂(g)NH₂CONH₂(s)+H₂O(g)   △H＜0并达到平衡，混合气体中氨气的体积分数随时间的变化如图所示。

则A点时v_正(CO₂)___(填“＞”“＜”或“=”)B点时v_正(CO₂)，原因是___。B点时，NH₃的转化率为___。

③下列有关反应2NH₃(g)+CO₂(g)CO（NH₂)₂(s)+H₂O(g)的说法正确的是___。

A.分离出少量的尿素，NH₃的转化率将增大

B.反应达到平衡时，降低反应体系的温度，CO₂的浓度减小

C.NH₃的转化率始终等于CO₂的转化率

D.加入有效的催化剂能够提高尿素的产率

（2）已知O₃氧化氮氧化物的主要反应的热化学方程式如下：

2NO(g)+O₂₍g)=2NO₂(g)    △H₁=akJ·mol^-1

NO(g)+O₃(g)=NO₂(g)+O₂(g)    △H₂=bkJ·mol^-1

6NO₂(g)+O₃(g)=3N₂O₅(g)    △H₃=ckJ·mol^-1

则反应4NO₂(g)+O₂(g)=2N₂O₅(g)△H=___(用含a、b、c的代数式表示)kJ·mol^-1。

（3）氮氧化物也可用碱液吸收。若NO和NO₂的混合气体被NaOH溶液完全吸收，只生成一种盐，则该盐的化学式为___；已知常温下K_a(HNO₂)=5×10^-4，则反应HNO₂₍aq)+NaOH(aq)NaNO₂(aq)+H₂O(l)的平衡常数K=___。

Answer

4CO(NH2)2+6NO27N2+4CO2+8H2O NO不溶于水，难与尿素反应 > 由A点到B点，温度不变，氨气的体积分数减小，正反应速率减小 75% B NaNO2 5×1010

【解析】

(1)①尿素[CO(NH2)2]在高温条件下与与NO2反应转化成无毒气体，即生成氮气、二氧化碳和水，根据NO不溶于水、和水不反应性质解答；

②利用三段式，求解NH3的转化率；

③根据化学平衡移动原理解答；

(2)利用盖斯定律求解△H；

(3)根据氧化还原反应规律推测生成物；化学平衡常数k定义：化学平衡常数等于生成物浓度幂积与反应物浓度幂积之比，结合Kw的关系式解答。NO和NO2混合气体被NaOH溶液完全吸收，只生成一种盐，该反应中只有N元素化合价发生变化，且NO中N元素化合价为+2、NO2中N元素化合价为+4，则生成的盐中N元素化合价为+3价，即亚硝酸盐。

(1)①尿素[CO(NH2)2]在高温条件下与NO反应转化成三种无毒气体，可生成N2、CO2和水，反应的方程式为4CO(NH2)2+6NO27N2+4CO2+8H2O；由于NO不溶于水，和水不反应，所以氮氧化物气体中NO的体积分数越大，总氮还原率降低；

②恒温条件下，A点氨气体积分数大于B的氨气体积分数，说明A点未达到平衡，反应正向进行，B点达到平衡状态，则A到B的反应过程中，氨气的体积分数减小，正反应速率逐渐减小，有A点v正(CO2)＞B点时v正(CO2)；

设达到平衡状态时反应了2xmolNH3，有

NH3的体积分数为20%，则，求得x=mol，则NH3的转化率为；

③有关反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)的说法；

A．尿素是固体，浓度是个定值，分离出尿素，浓度不改变，化学反应速率不变，平衡不移动，A错误；

B．该反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，CO2的浓度减小，B正确；

C．根据上问的分析，设达到平衡状态时反应了2xmolNH3，NH3的转化率等于，CO2的转化率等于，转化率不相等，C错误；

D．催化剂能够对加快化学反应速率，但不能使平衡发生移动，不能提高尿素的产率，D错误。

答案选B；

(2)①2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H1=akJ·mol-1

②NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H2=bkJ·mol-1

③6NO2(g)+O3(g)=3N2O5(g) △H3=ckJ·mol-1

根据盖斯定律(①＋2×③－2×②)得反应4NO2(g)+O2(g)=2N2O5(g)，可知△H=(△H1＋2×△H3－2×△H2)=(a+2c-2b)；

(3)NO和NO2混合气体被NaOH溶液完全吸收，只生成一种盐，反应中只有N元素化合价发生变化，且这两种氧化物得失电子相等，NO中N元素化合价为+2、NO2中N元素化合价为+4，则生成的盐中N元素化合价为+3价，为亚硝酸盐，化学式为NaNO2。反应HNO2(aq)+NaOH(aq)NaNO2(aq)+H2O(l)的平衡常数（由于Na＋实际上没有参与反应过程，因此没有出现在表达式中。），上下同时乘以c(H+),有，带入数据可得。