Question

碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用．（1）工业上生产硝酸所需要的一氧化氮常用氨气来

碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用．（1）工业上生产硝酸所需要的一氧化氮常用氨气来制备，该反应的化学方程式为______（2）以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO（NH2）2]．已知：①2NH3（g）+CO2（g）═NH2CO2 NH4（s）△H=-l59.5kJ?mol-1②NH2CO2NH4（s）═CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H=+116.5kJ?mol-1③H2O（1）=H2O（g）△H=+44.0kJ?mol-1写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式______（3）以氨气代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点，已知氨燃料电池使用的电解质溶液是2mol?L-1的KOH溶液，电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O．该电池负极的电极反应式为______；每消耗3.4g NH3转移的电子数为______ （阿伏加德罗常数的值用NA表示）．（4）用活性炭还原法可以处理氮氧化物．某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C（s）+2NO（g）=N2（g）+CO2（g）△H=Q kJ?mol-1．在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如表： 浓度（molL-1）时间（Min） 0 10 20 30 40 50 NO 1.00 0.58 0.40 0.40 0.48 0.48 N2 0 0.21 0.30 0.30 0.36 0.36 CO2 0 0.21 0.30 0.30 0.36 0.36①T1℃时，该反应的平衡常数K=______；②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是______（填字母编号）．a．加入一定量的活性炭 b．通人一定量的NOc．适当缩小容器的体积 d．加入合适的催化剂③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5：3：3，则Q______ 0（填“＞”或“＜”）．

Answer 1

（1）工业制备硝酸的第一步是氨气的催化氧化生成一氧化氮的放热反应，反应的化学方程式为：4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O；
故答案为：4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O；
（2）①2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂ NH₄（s）△H=-l59.5kJ?mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+116.5kJ?mol^-1
③H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44.0kJ?mol^-1
依据盖斯定律计算①+②-③得到：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；
（3）电池反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．该电池负极是氨气失电子生成氮气，反应的电极反应式为2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，反应中2mol氨气反应电子转移6mol电子，每消耗3.4g NH₃物质的量=

3.4g

17g/mol

=0.2mol，转移的电子数为0.6N_A；
故答案为：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，0.6N_A；
（4）①依据图表数据分析得到平衡状态各物质的平衡浓度，结合平衡常数概念计算，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），平衡浓度c（N₂）=0.36mol/L；c（CO₂）=0.36mol/L；c（NO）=0.48mol/L；反应的平衡常数K=

c(N2)c(CO2)

c2(NO)

=

0.36×0.36

0.482

=

9

16

=0.56；
故答案为：0.56；
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），依据图表数据分析，平衡状态物质浓度增大，平衡常数随温度变化，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，所以可能是减小溶液体积后加入一定量一氧化氮；
a．加入一定量的活性炭，碳是固体对平衡无影响，平衡不动，故a错误；
b．通入一定量的NO，新平衡状态下物质平衡浓度增大，故b正确；
c．适当缩小容器的体积，反应前后体积不变，平衡状态物质浓度增大，故c正确；
d．加入合适的催化剂，催化剂只改变化学反应速率，不改变化学平衡，故d错误；
故答案为：bc；
③若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比从为5：3：3，氮气和二氧化碳难度之比始终为1：1，所以5：3＞4：3，说明平衡向逆反应方向移动，说明逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应，故选＜；
故答案为：＜；