Question

13．氮的化合物既是一種資源，也會給環(huán)境造成危害．
I．氨氣是一種重要的化工原料．
（1）NH₃與CO₂在120°C，催化劑作用下反應生成尿素：CO₂（g）+2NH₃（g）?（NH₂）₂CO（s）+H₂O（g），△H=-x KJ/mol  （x＞0），其他相關(guān)數(shù)據(jù)如表：

物質(zhì)	NH3（g）	CO2（g）	CO（NH2）2（s）	H2O（g）
1mol分子中的化學鍵斷裂時需要吸收的能量/KJ	a	b	z	d

則表中z（用x a b d表示）的大小為x-d+b+2a．
（2）120℃時，在2L密閉反應容器中充入3mol CO₂與NH₃的混合氣體，混合氣體中NH₃的體積分數(shù)隨反應時間變化關(guān)系如圖2所示，該反應到達平衡時CO₂的平均反應速率為0.00417mol/（L•s），此溫度時的平衡常數(shù)為8．

下列能使正反應的化學反應速率加快的措施有②③．
①及時分離出尿素  ②升高溫度   ③向密閉定容容器中再充入CO₂ ④降低溫度
Ⅱ．氮的氧化物會污染環(huán)境．目前，硝酸廠尾氣治理可采用NH₃與于NO在催化劑存在的條件下作用，將污染物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)．某研究小組擬驗證NO能被氨氣還原并計算其轉(zhuǎn)化率（已知濃硫酸在常溫下不氧化NO氣體）．

（l）寫出裝置⑤中反應的化學方程式4NH₃+6NO$\frac{\underline{催化劑}}{△}$5N₂+6H₂O．
（2）裝置①和裝置②如圖4，儀器A的名稱為分液漏斗，其中盛放的藥品名稱為濃氨水．
裝置②中，先在試管中加入2-3 粒石灰石，注入適量稀硝酸，反應一段時間后，再塞上帶有細銅絲的膠塞進行后續(xù)反應，加入石灰石的作用是產(chǎn)生CO₂，排出裝置中的空氣，防止NO被氧化．
（3）裝置⑥中，小段玻璃管的作用是防倒吸；裝置⑦的作用是除去NO，NO與FeSO₄溶液反應形成棕色[Fe（NO）]SO₄溶液，同時裝置⑦還用來檢驗氨氣是否除盡，若氨氣未除盡，可觀察到的實驗現(xiàn)象是溶液變渾濁．

Answer 1

分析 I．（1）依據(jù)△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能計算；
（2）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$結(jié)合三段式利用各物質(zhì)的反應速率之比等于計量數(shù)之比計算v（CO₂）；平衡常數(shù)為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，以此三段式解答平衡常數(shù)；
可增大濃度、壓強、升高溫度或加入催化劑，可加快反應速率；
Ⅱ．（l）NO與氨氣反應，反應中NO中的N元素得電子化合價降低，氨氣N元素失去電子化合價升高，生成氮氣和水；
（2）根據(jù)儀器的特征及常見儀器的名稱解答；裝置①制備氨氣，其中盛放的藥品名稱為濃氨水；裝置②產(chǎn)生CO₂，排出裝置中的空氣，防止NO被氧化；
（3）裝置⑥中，小段玻璃管的作用是防止倒吸；裝置⑦是用來檢驗氨氣是否除凈的裝置，若氨氣有剩余，在溶液中會生成沉淀．

解答 解：Ⅰ．（1）CO₂（g）+2NH₃（g）?（NH₂）₂CO（s）+H₂O（g），△H=-x KJ/mol （x＞0），△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=b+2a-z-d=-x，z=x-d+b+2a，
故答案為：x-d+b+2a；
（2）由圖可知，開始時NH₃的體積分數(shù)為50%，充入3mol CO₂與NH₃的混合氣體，分別都為1.5mol，平衡時NH₃的體積分數(shù)為20%，設(shè)變化的 物質(zhì)的量CO₂為x
                      CO₂（g）+2NH₃（g）?（NH₂）₂CO（s）+H₂O（g），
開始（mol）：1.5             1.5                          0                     0
變化（mol）：x            2x                            x                      x
平衡（mol）：1.5-x              1.5-2x                    x                        x
則$\frac{1.5-2x}{1.5-x+1.5-2x+x+x}$=20%，解得x=0.5，該反應到達平衡時CO₂的平均反應速率v（CO₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.5}{\frac{2L}{60S}}$≈0.00417mol/（L•s）；
此溫度時的平衡常數(shù)為K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{C}^{\;}（C{O}_{2}）×{C}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{\frac{0.5}{2}}{\frac{1}{2}×（\frac{0.5}{2}）^{2}}$=8，
①及時分離出尿素，減少生成物濃度，減慢反應速率，故①錯誤； ②升高溫度，提高活化分子百分數(shù)，反應速率加快，故②正確； ③向密閉定容容器中再充入CO₂ 增大反應物濃度，反應速率加快，故③正確；④降低溫度，降低活化分子百分數(shù)，反應速率減慢，故④錯誤；
故答案為：0.00417mol/（L•s）； 8； ②③；
Ⅱ．（1）在加熱和催化劑條件下，NO與氨氣反應生成氮氣和水，其反應的方程式為：4NH₃+6NO$\frac{\underline{催化劑}}{△}$5N₂+6H₂O，
故答案為：4NH₃+6NO$\frac{\underline{催化劑}}{△}$5N₂+6H₂O；
（2）儀器A具有玻璃活塞的漏斗為分液漏斗，裝置①濃氨水和生石灰兩種試劑制備氨氣，所以其中盛放的藥品名稱為濃氨水，裝置②利用稀硝酸和碳酸鈣反應生成二氧化碳氣體充滿裝置，把裝置中的空氣排凈，可以避免生成的一氧化氮被空氣中的氧氣氧化；
故答案為：分液漏斗；濃氨水；產(chǎn)生CO₂，排出裝置中的空氣，防止NO被氧化；
（3）裝置⑥中，小段玻璃管的作用是防止氨氣易溶于水發(fā)生倒吸現(xiàn)象；裝置⑦是用來檢驗氨氣是否除凈的裝置，硫酸亞鐵和氨氣反應生成白色沉淀氫氧化亞鐵，若氨氣未除凈，⑦中溶液中會生成氫氧化亞鐵沉淀，則溶液變渾濁；
故答案為：防倒吸；溶液變渾濁．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗驗證和反應現(xiàn)象的判斷應用，注意掌握常見氣體的制備原理和方法以及常見物質(zhì)的檢驗方法，題目難度中等，側(cè)重于考查學生的實驗探究能力和對基礎(chǔ)知識的綜合應用能力．