Question

12．NO₂是形成霧霾天氣的原因之一．
（1）重型車輛常在排氣管內噴淋尿素[CO（NH₂）₂]溶液，使NO₂轉化為無污染物質．采用“噴淋”的目的是增大接觸面積，加快反應速率，反應的活化能不變（選填“增大”“減小”“不變”），寫出該反應的化學方程式：6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+4CO₂+8H₂O．【已知：CO（NH₂）₂中N呈-3價】
（2）以CO₂與NH₃為原料可合成化肥尿素．已知：
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
寫出CO₂與NH₃合成尿素和氣態(tài)水的熱化學反應方程式2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=-276.0kJ•mol^-1．
（3）恒溫下將1.6mol NH₃和0.8mol CO₂放入容積為8L的恒容密閉容器中，反應生成NH₂CO₂NH₄（s），下列各項能說明反應達到平衡狀態(tài)的是ac．
a．容器內氣體壓強保持不變b．CO₂與NH₃的速率之比為1：2
c．NH₂CO₂NH₄（s）質量保持不變d．容器內溫度保持不變
該反應達到平衡時，測得CO₂的物質的量濃度為0.05mol•L^-1．則平衡時CO₂的轉化率α=50%；若其他條件不變，移去少量NH₂CO₂NH₄，CO₂的轉化率不變（選填“增大”“減小”“不變”）．
（4）為減少NO₂排放，可將NO₂轉化為NO后通入如圖所示裝置，同時補充氣體物質A使NO全部轉化為NH₄NO₃，該裝置中總化學反應方程式是8NO+2NH₃+7H₂O=5NH₄NO₃．

Answer 1

分析 （1）在排氣管內將尿素溶液采用噴淋的形式與NO₂作用，可結合影響反應速率的因素考慮，活化能是化學反應本身的性質，與影響反應的條件無關；尿素與NO₂反應生成無污染的物質，產物應該是CO₂、N₂和水，結合原子守恒和電子守恒配平可得此反應的化學方程式；
（2）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算①+②+③得到CO₂與NH₃合成尿素和氣態(tài)水的熱化學反應方程式；
（3）判斷可逆反應2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g），是否達到平衡狀態(tài)，可結合平衡狀態(tài)的特征v（正）=v（逆）≠0，反應體系各物質的量不再隨時間變化而變化來判斷；
轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，可結合“三行式”計算CO₂的轉化率；平衡體系中改變固體反應物或生成物的量不影響反應速率，不影響平衡的移動；
（4）電解NO制備 NH₄NO₃，由裝置圖可知陽極發(fā)生氧化反應，NO被氧化生成NO₃^-，陰極發(fā)生還原反應，NO被還原生成NH₄⁺，陽極反應為NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，陰極反應為：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O，結合電極方程式解答該題．

解答 解：（1）尿素以噴淋的形式進入排氣管，可增大與NO₂氣體的接觸面積，加快了反應速率，但不改變反應的活化能；尿素與NO₂反應生成CO₂、N₂和水的化學方程式是6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+4CO₂+8H₂O，
故答案為：增大接觸面積，加快反應速率；不變；6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+4CO₂+8H₂O；
（2）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
依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算①+②+③得到CO₂與NH₃合成尿素和氣態(tài)水的熱化學反應方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=-276.0KJ/mol；
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=-276.0 KJ/mol；
（3）a．反應前后氣體反應物和生成物的系數(shù)和不等，正反應是體積減小的方向，在恒溫恒容條件下，壓強不變是平衡狀態(tài)，故a正確；b．伴隨反應的進行，CO₂與NH₃的速率之比始終為1：2，無法判斷是平衡狀態(tài)，故b錯誤；c．NH₂CO₂NH₄（s）質量保持不變可說明是平衡狀態(tài)，故c正確；d．反應在恒溫條件下進行，無法判斷是平衡狀態(tài)，故d錯誤；
                           2NH₃+CO₂?NH₂CO₂NH₄，
起始量（mol/L）0.2          0.1            0
變化量（mol/L）0.1         0.05           0
平衡量（mol/L） 0.1         0.05          0
CO₂的轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.05mol/L}{0.1mol/L}$×100%=50%，
改變NH₂CO₂NH₄（s）質量平衡不移動，CO₂的轉化率不變；
故答案為：ac；50%；不變；
（4）電解NO制備NH₄NO₃，陽極反應為NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，陰極反應為：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O，從兩極反應可看出，要使得失電子守恒，陽極產生的NO₃^-的物質的量大于陰極產生的NH₄⁺的物質的量，總電極反應方程式為：8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，可知補充的A為NH₃，使NO全部轉化為NH₄NO₃總化學反應方程式是8NO+2NH₃+7H₂O=5NH₄NO₃；
故答案為：8NO+2NH₃+7H₂O=5NH₄NO₃．

點評 本題考查蓋斯定律的應用、平衡狀態(tài)的判斷、化學反應速率的影響因素、轉化率的計算及電解原理的應用等，題目難度中等，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力．