Question

氮的化合物既是一种资源，也会给环境造成危害。

I．氨气是一种重要的化工原料。

（1）NH₃与CO₂在120°C，催化剂作用下反应生成尿素：CO₂（g）+2NH₃（g）（NH₂）₂CO（s）+H₂O（g），ΔH= -x kJ/mol  (x>0)，其他相关数据如表：

物质	NH3(g)	CO2(g)	CO(NH2)2(s)	H2O(g)
1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/KJ	a	b	z	d

则表中z（用x、a、b、d表示）的大小为________。

（2）120℃时，在2L密闭反应容器中充入3mol CO₂与NH₃的混合气体，混合气体中NH₃的体积分数随反应时间变化关系如图所示，该反应到达平衡时CO₂的平均反应速率为_____, 此温度时的平衡常数为_____。

下列能使正反应的化学反应速率加快的措施有___________.

① 及时分离出尿素  ② 升高温度   ③ 向密闭定容容器中再充入CO₂  ④ 降低温度

Ⅱ．氮的氧化物会污染环境。目前，硝酸厂尾气治理可采用NH₃与于NO在催化剂存在的条件下作用，将污染物转化为无污染的物质。某研究小组拟验证NO能被氨气还原并计算其转化率（已知浓硫酸在常温下不氧化NO气体）。

(l）写出装置⑤中反应的化学方程式_________。

(2）装置①和装置②如下图，仪器A的名称为_____，其中盛放的药品名称为_______。

装置②中，先在试管中加入2~3 粒石灰石，注入适量稀硝酸，反应一段时间后，再塞上带有细铜丝的胶塞进行后续反应，加入石灰石的作用是________。

（3）装置⑥中，小段玻璃管的作用是______；装置⑦的作用是除去NO，NO与FeSO₄溶液反应形成棕色[Fe(NO)]SO₄溶液，同时装置⑦还用来检验氨气是否除尽，若氨气未除尽，可观察到的实验现象是_________。

Answer

x-d+b+2a 0.0047mol/(L·s) 17.07 ②③ 4NH3+6NO5N2+6H2O 分液漏斗 浓氨水 产生CO2，排出装置中的空气，防止NO被氧化 防倒吸 溶液变浑浊

【解析】

I． (1)CO2(g)+2NH3(g)(NH2)2CO(s)+H2O(g)，反应中断裂反应物中的化学键吸收的能量为b+2a，形成生成物中的化学键放出的能量为z+d，ΔH=( b+2a)- (z+d)= -x kJ/mol，解得z= x-d+b+2a，故答案为x-d+b+2a；

(2)根据图像，起始时氨气的体积分数为50%，则起始氨气的物质的量为3mol×50%=1.5mol，设从起始到平衡转化CO2物质的量为xmol，

CO2(g)+2NH3(g)(NH2)2CO(s)+H2O(g)

起始(mol) 1.5 1.5 0

转化(mol) x 2x x

平衡(mol) 1.5-x 1.5-2x x

则×100%=20%，解得x=，到达平衡时CO2的平均反应速率==0.0047mol/(L·s)； 平衡常数K==17.07；

①及时分离出尿素，对反应速率没有影响；

②升高温度，能够加快反应速率；

③向密闭定容容器中再充入CO2，二氧化碳的浓度增大，反应速率加快；

④降低温度，反应速率减慢；

能使正反应的化学反应速率加快的有②③，故答案为0.0047mol/(L·s) ；17.07；②③；

Ⅱ．(l)装置⑤干燥的氨气和一氧化氮在催化剂作用下反应生成氮气和水，反应的化学方程式为4NH3+6NO5N2+6H2O，故答案为4NH3+6NO5N2+6H2O；

(2)根据装置图，仪器A为分液漏斗，装置①是制备氨气的，需要在分液漏斗盛放浓氨水，在锥形瓶中放入氧化钙、氢氧化钠固体等物质；装置②中，先在试管中加入2~3 粒石灰石，注入适量稀硝酸，反应放出二氧化碳，排除装置中的空气，防止NO被氧化，再塞上带有细铜丝的胶塞进行后续反应，故答案为分液漏斗； 浓氨水；产生CO2，排出装置中的空气，防止NO被氧化；

(3)装置⑥中，小段玻璃管的作用是防止氨气易溶于水发生倒吸现象；装置⑦是用来检验氨气是否除净的装置，硫酸亚铁和氨气反应生成白色沉淀氢氧化亚铁，若氨气未除净，⑦中溶液中会生成氢氧化亚铁沉淀，则溶液变浑浊；故答案为防倒吸；⑦中溶液变浑浊。