制取尿素[CO(NH2)2]的反应：2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) 某温度下体积为10L的密闭容器中，测得各物质的物质的量数

题型：不详难度：来源：

制取尿素[CO(NH₂)₂]的反应：2NH₃(g)+CO₂(g)

CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g)
某温度下体积为10L的密闭容器中，测得各物质的物质的量数据如下：

物质的量mol	0min	2 min	3 min	4 min
NH₃	2.0	1.4	n₁	n₁
CO₂	1.0	0.7	n₂	n₂
H₂O	0	0.3	n_3[	n₃

（1）根据表中数据计算0～2min内NH₃的平均反应速率                   ，若起始时与平衡时的气体总压强之比为15/11，n₁＝              mol。
（2）该温度下此反应的平衡常数表达式为
（3）下列各项能表示该反应达到平衡状态是            。
A．消耗NH₃的物质的量与生成H₂O的物质的量之比为2∶1
B．c(NH₃)：c(CO₂)：c(H₂O)=2∶1∶1
C．气体密度不再变化
D．容器压强不再变化

答案

（1）0.03mol/(L·min)（2分）；1.2（2分）（2）K＝

（2分）（3）CD（2分）

解析

试题分析：（1）根据表中数据可知，0～2min内NH₃的物质的量减少了2.0mol－1.4mol＝0.6mol，其浓度变化量＝0.6mol÷10L＝0.06mol/L，所以氨气的平均反应速率＝0.06mol/L÷2min＝0.03mol/(L·min)。
2NH₃(g)+CO₂(g)

CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g)
起始量（mol）     2.0       1.0                       0
变化量（mol）（2.0－n₁）（1.0－0.5n₁）        （1.0－0.5n₁）
平衡量（mol）     n₁  0.5 n₁（1.0－0.5n₁）
则根据压强之比是相应气体的物质的量之比可知

＝

解得n₁＝1.2
（2）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据反应的方程式可知，该反应的平衡常数表达式K＝

。
（3）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。A、反应速率之比等于相应的化学计量数之比，因此根据方程式可知，消耗NH₃的物质的量与生成H₂O的物质的量之比始终为2∶1，A不能说明反应达到平衡状态；B、平衡时浓度不再发生变化，但物质的浓度之间不一定相等或满足某种关系，因此c(NH₃)：c(CO₂)：c(H₂O)＝2∶1∶1不能说明反应达到平衡状态；C、密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中容积始终是不变的，但质量是减少的，因此当气体密度不再变化时可以说明反应达到平衡状态；D、该反应是气体体积减小的可逆反应，所以压强也是减小的，因此容器压强不再变化可以说明反应达到平衡状态，答案选CD。

举一反三

在体积固定的密闭容器中，进行如下化学反应：N₂O₄（g）

2NO₂（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：

t /℃	80	100	120
K	1.80	2.76	3.45

请回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式K＝                       。
（2）该反应为           反应（填“吸热”或“放热”）。
（3）判断该反应达到化学平衡状态的依据是               。
A．容器内混合气体密度不变
B．混合气体中c（NO₂）不变
C．0.5mol N₂O₄分解的同时有1 mol NO₂生成
（4）在80℃时，将2.80molN₂O₄气体充入2L固定容积的密闭容器中，一段时间后对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

	0	20	40	60	80	100
n（N₂O₄）	2.80	A	2.00	c	d	1.60
n（NO₂）	0	0.96	b	2.08	2.40	2.40

①b的值为           ；
②N₂O₄的平衡转化率为               ；
③20s～40s内用N₂O₄表示的平均反应速率υ（N₂O₄）＝            。

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在80℃时，将0.40mo1的N₂O₄气体充入2L已经抽空的固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N₂O₄

2NO₂ △H>0，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

t/s n/mol	0	20	40	60	80	100
n(N₂O₄)	0.40	a	0.20	c	d	e
n(NO₂)	0.00	0.24	b	0.52	0.60	0.60

（1）计算0～20s内用NO₂表示的平均反应速率为     mo1•L^—1•s^—1。
（2）计算在80℃时该反应的平衡常数K=    （请注明单位）。
（3）反应进行至100s后将反应混合物的温度升高，混合气体的颜色    （填“变浅”“变深”或“不变”）。
（4）要增大该反应的K值，可采取的措施有    （填序号）。
A．增大N₂O₄的起始浓度
C．使用高效催化剂
B．向混合气体中通入NO₂
D．升高温度
（5）如图是80℃时容器中N₂O₄物质的量的变化曲线，请在该图中补画出（不用计算，定性处理）该反应在60℃时N₂O₄物质的量的变化曲线。

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氮氧化物是空气的主要污染物，消除氮氧化物污染有多种方法。用催化技术可将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂，其反应为：2NO＋2CO

2CO₂＋N₂，为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下测得不同时间的NO和CO浓度如下表：

时间（s）	0	2	4
c（NO）（ mol·L^－1）	1.00×10^－3	2.50×10^－4	1.00×10^－4
c（CO）（ mol·L^－1）	3.60×10^－3	c’	2.70×10^－3

回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：
（1）前4s内的平均反应速率v（NO）＝。c’＝。
（2）当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。右图表示在其他条件不变时，上述反应中二氧化碳浓度随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线。

①该反应的ΔH 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
②若催化剂的表面积S₁＞S₂，在答题卡图中画出c（CO₂）在T₂、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（3）在恒容的密闭容器中，上述反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是

A． B． C． D．

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在某一容积为5 L的密闭容器内，加入 0.3 mol的CO和0.3 mol的H₂O，在催化剂存在和800℃的条件下加热，发生如下反应：CO（g）＋H₂O（g）

CO₂（g）＋H₂（g） ΔH＞0，反应中CO₂的浓度随时间变化情况如图：

（1）根据图上数据，反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为v（CO）＝          mol/（L·min）^-1，该温度下的平衡常数K＝            。
（2）在体积不变的条件下，改变下列条件重新达到平衡时能使平衡常数K增大的有        （填字母）
A升高温度；B降低温度；C增大压强；D减小压强；E加入催化剂；G移出一氧化碳气体
（3）如要一开始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H₂O、0.2 mol的CO₂和0.2 mol的H₂，在相同的条件下，反应达平衡时，c（CO）＝                 mol/L。
（4）若保持温度和容器的体积不变，在（1）中上述平衡体系中，再充入0.3mol 的水蒸气，重新达到平衡后，CO的转化率        （填“升高”、“降低”还是“不变”），CO₂的质量分数        （填“升高”、“降低”还是“不变”）。
（5）在催化剂存在和800℃的条件下，在某一时刻测得c（CO）＝c（H₂O）＝0.09mol/L,c（CO₂）＝c（H₂）＝0.13mol/L,则此反应是否处于平衡状态        （填“是”或“否”）,若没有处于平衡状态则该反应向        移动。（填“正方向”或“逆方向”）

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在容积可变的密闭容器中存在如下反应：2A(g)＋B(g)

3C(g) ΔH＜0，某研究小组研究了其他条件不变时，只改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是( )

A．图Ⅰ表示的是t₁时刻升高温度对反应速率的影响

B．图Ⅱ表示的一定是t₁时刻加入催化剂后对反应速率的影响

C．图Ⅲ表示的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高

D．图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化效率比乙高

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