Question

【題目】合理應用和處理氮的化合物，在生產生活中有重要意義。

(1)尿素[CO(NH2)2]是一種高效化肥，也是一種化工原料。

①以尿素為原料在一定條件下發(fā)生反應：

CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)△H=+133.6 kJ/mol。關于該反應的下列說法正確的是______(填序號)。

a．從反應開始到平衡時容器中混合氣體的平均相對分子質量保持不變

b．在平衡體系中增加水的用量可使該反應的平衡常數增大

c．降低溫度可使尿素的轉化率增大

d. 達到平衡后，縮小容器的體積，平衡向逆反應方向移動，達新平衡時NH3的濃度大于原平衡

②尿素在一定條件下可將氮的氧化物還原為氮氣。

已知：

再結合①中的信息，則反應2CO(NH2)2(s)+6NO(g)5N2(g)+2CO2(g)+4H2O(l)的△H ＝_______kJ/mol。

③密閉容器中以等物質的量的NH3和CO2為原料，在120℃、催化劑作用下反應生成尿素：CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)，混合氣體中NH3的物質的量百分含量隨時間變化關系如圖所示，氨氣的平衡轉化率為________________。

(2)NO2會污染環(huán)境，可用Na2CO3溶液吸收NO2并生成CO2。已知9.2g NO2和Na2CO3溶液完全反應時轉移電子0.1mol，恰好反應后，使溶液中的CO2完全逸出，所得溶液呈弱堿性，則溶液中離子濃度大小關系是c(Na＋)>______。

(3)用肼燃料電池為電源，通過離子交換膜電解法控制電解液中OH－的濃度來制備納米Cu2O，裝置如圖所示：

上述裝置中陽極反應式為________________________，該電解池中的離子交換膜為________(填“陰”或“陽”)離子交換膜。

Answer 1

【答案】a -1804.7kJ/mol 75% c(NO3—)> c(NO2—)> c(OH—)>c(H＋) 2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O 陰

【解析】

（1）①a.由CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g) △H=+133.6 kJ/mol知反應物無氣體成分，容器中混合氣體均為生成物，則從反應開始到平衡時容器中混合氣體的平均相對分子質量保持(2不變，故a項正確；b. 化學反應式中固體和液體不寫進化學平衡常數表達式，則CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)的K=c2（NH3）.c(CO2)；反應體系中水的狀態(tài)為液態(tài)，增加水的用量不改變該反應的平衡常數，故b項錯誤；c.該反應為吸熱反應，降低溫度，平衡逆向移動，尿素的轉化率減少，故c項錯誤;d. 達到平衡后，縮小容器的體積，平衡向逆反應方向移動，因為反應物無氣體成分，容器混合氣體均為生成物，所以達新平衡時NH3的濃度不變，故D錯誤；本題正確答案為a。

②Ⅰ.CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g) △H=+133.6 kJ/mol.由能量變化圖可知Ⅱ.4 NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+ 6H2O(l)； Ⅰ2+Ⅱ可得2CO(NH2)2(s)+6NO(g)5N2(g)+2CO2(g)+4H2O(l)的△H ＝-1804.7kJ/mol。答案：-1804.7kJ/mol。

③由圖可知，反應開始時( NH3)=50，反應平衡時( NH3)=20，設氨氣投入量為2a，氨氣平衡轉化率為x，由( NH3)=50可知，反應前二氧化碳投入量為2a，反應平衡時，根據方程式可知，消耗氨氣2ax，消耗二氧化碳ax，生成水蒸氣ax，并且(NH3)=20，則有等式(NH3)=n(NH3)/n(總)=(2a-2ax)/ [(2a-2ax)+ (2a-2ax)+ax]=20，解得x=75，則氨氣的平衡轉化率為75。答案：75。

（2）9.2g NO2物質的量為0.2mol，NO2被Na2CO3溶液吸收并生成CO2，反應轉移電子0.1mol，碳的化合價并沒有發(fā)生變化，則反應為NO2自身的氧化還原反應，0.2mol NO2自身歧化反應轉移電子0.1mol，根據得失電子守恒，則N2氮元素的化合價為+4，一半氮元素升高為+5，一半氮元素降低為+3，離子方程式為2NO2 +CO32-=NO3-+NO2-+ CO2；由化學方程式可知，完全反應后溶質為NaNO3和NaNO2，由于HNO2為弱酸，NO2-存在水解平衡NO2-+H2OOH-+ HNO2，則溶液中離子濃度大小關系為c(Na)>c(NO3—)> c(NO2—)> c(OH—)>c(H＋) ;答案：c(NO3—)> c(NO2—)> c(OH—)>c(H＋) 。

(3)電解池的A極為陰極，由H2O得電子發(fā)生還原反應，生成OH-，B極為陽極，由金屬銅失電子發(fā)生氧化反應，陽極反應式2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O。結合OH-生成Cu2O，A極產生OH-，B極消耗OH-，故該離子交換膜為陰離子交換膜；答案： 2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O；陰。