Question

18．（1）汽車發動機工作時會引發N₂和O₂反應，生成NO_x等污染大氣．其中生成NO的能量變化示意圖如圖1：

①該反應的熱化學方程式為N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ•mol^-1．
②根據如圖2所示，只改變條件R，當N₂的轉化率從a₃到a₁時，平衡常數KA、C．
A．可能增大   B．一定不變    C．可能不變     D．可能減小   E．增大、減小、不變均有可能
（2）尿素（又稱碳酰胺）是含氮量最高的氮肥，工業上利用CO₂和NH₃在一定條件下合成尿素的反應分為：
第一步：2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（氨基甲酸銨） （l）
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（g）+H₂NCONH₂（l）
某實驗小組模擬工業上合成尿素的條件，在一體積為500L的密閉容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳，驗測得反應中各組分的物質的量隨時間的變化如圖3所示：
①合成尿素總反應的快慢由第二步反應決定．
②反應進行到10min時測得CO₂的物質的量如上圖所示，則用CO₂表示的第一步反應的速率v（CO₂）=1.5×10^-4mol/（L•min）．
③由氨基甲酸銨和CO₂曲線變化可得出關于濃度變化和平衡狀態的兩條結論是：
a．氨基甲酸銨濃度先增大，15min后減小；
b．15min時第一步反應達到平衡狀態，55min第二步反應達到平衡狀態．

Answer 1

分析 （1）①根據能量變化圖計算反應熱，反應熱=反應物的鍵能和-生成物的鍵能和，從而書寫熱化學方程式；
②平衡向正反應方向移動，則N₂的轉化率增大，可采用的方法為升高溫度或者增加氧氣的量；
（2）①已知總反應的快慢由慢的一步決定，結合圖象變化趨勢進行判斷，反應快慢可以依據第一步和第二步反應的曲線斜率比較大小；
②分析圖象計算10分鐘時二氧化碳的消耗物質的量，結合化學反應速率概念進行計算；
③分析圖象曲線的變化，氨基甲酸銨是隨時間變化到15min物質的量增大，之后減小，15min時第一步反應達到平衡狀態，55min氨基甲酸銨物質的量不再變化，第二步反應達到平衡狀態．

解答 解：（1）①該反應中的反應熱=反應物的鍵能和-生成物的鍵能和=（946+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+184kJ/mol，所以N₂和O₂反應生成NO的熱化學反應方程式為N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ•mol^-1；
故答案為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ•mol^-1；
②只改變條件R，當N₂的轉化率從a₃到a₁時，平衡向正反應方向移動，則N₂的轉化率增大，可采用的方法為升高溫度K增大或者增加氧氣的量K不變，
故選：A、C；
（2）①由圖象可知在15分鐘左右，氨氣和二氧化碳反應生成氨基甲酸銨后不再變化，發生的是第一步反應，氨基甲酸銨先增大再減小最后達到平衡，發生的是第二部反應，從曲線斜率不難看出第二部反應速率慢，已知總反應的快慢由慢的一步決定，故合成尿素總反應的快慢由第二步決定，
故答案為：二；
②依據圖象分析，二氧化碳再進行到10min時物質的量為0.25mol，所以此時的反應速率為=$\frac{\frac{1mol-0.25mol}{500L}}{10min}$=1.5×10^-4mol/（L•min），
故答案為：1.5×10^-4；
③分析圖象曲線的變化，氨基甲酸銨物質的量隨時間變化，到15min物質的量最大，之后減小，上圖中氨氣物質的量不變，15min時第一步反應達到平衡狀態，55min氨基甲酸銨物質的量不再變化，第二步反應達到平衡狀態；
故答案為：氨基甲酸銨濃度先增大，15min后減小；15min時第一步反應達到平衡狀態，55min第二步反應達到平衡狀態．

點評 本題考查了熱化學方程式的計算分析，化學反應速率、平衡常數和化學平衡狀態的分析判斷，主要是圖象變化的分析應用，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．