Question

氨是最重要的化工产品之一。

（1）合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得:CH₄(g)+H₂O(g）CO(g)+3H₂(g)。有关化学反应的能量变化如下图所示。CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为                  。

      

（2）CO对合成氨的催化剂有毒害作用，常用乙酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中CO，其反应原理为：[Cu(NH₃)₂CH₃COO](l)+CO(g)+NH₃(g)[Cu(NH₃)₃]CH₃COO·CO(l） △H＜0。吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，再生的适宜条件是  __________（填写选项编号）。

A．高温、高压    B．高温、低压     C．低温、低压    D．低温、高压

（3）用氨气制取尿素[CO(NH₂)₂]的反应为：2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(l)+H₂O(g）  △H＜0。某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，该反应进行到40 s时达到平衡，此时CO₂的转化率为50%。该温度下此反应平衡常数K的值为________。下图中的曲线表示该反应在前25 s内的反应进程中的NH₃浓度变化。若反应延续至70s，保持其它条件不变情况下，请在图中用实线画出使用催化剂时该反应的进程曲线。

（4）将尿素施入土壤后，大部分是通过转化为碳酸铵或碳酸氢铵后才被作物所利用，尿素分子在微生物分泌的脲酶作用下，转化为碳酸铵。已知弱电解质在水中的电离平衡常数（25℃）如下表：

弱电解质	H2CO3	NH3·H2O
电离平衡常数	Ka1=4.30×10-7    Ka2=5.61×10-11	1.77×10-5

 

现有常温下0.1 mol·L^-1的(NH₄)₂CO₃溶液，

①你认为该溶液呈         性（填“酸”、“中”、“碱”），原因是          。

②就该溶液中粒子之间有下列关系式，你认为其中正确的是                 。

A．c(NH₄⁺)＞c(CO₃^2-)＞c(HCO₃^-)＞c(NH₃·H₂O)

B．c(NH₄⁺)+c(H⁺)＝c(HCO₃^-)+c(OH^-)+c(CO₃^2-)

C．c(CO₃^2-）+ c(HCO₃^-）+c(H₂CO₃)＝0.1 mol·L^-1

D．c(NH₄⁺)+ c(NH₃·H₂O)＝2c(CO₃^2-）+ 2c(HCO₃^-）+2c(H₂CO₃)

 

Answer 1

【答案】

（1）CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g）△H＝+161.1 kJ·mol^-1（2分）（2）B（2分）

（3）2500（2分）；（说明：曲线的转折点在横坐标40之前，纵坐标必需在20的线上）（3分，画出纵坐标为20的直线给2分、画出曲线转折点在横坐标40之前给1分）

（4）① 碱   （1分）；由于NH₃·H₂O的电离平衡常数大于HCO₃^-的电离平衡常数，因此CO₃^2-水解程度大于NH₄⁺水解程度，溶液中c(OH^-)＞c(H⁺)，溶液呈碱性（2分）  ② A、C、D（3分）

【解析】

试题分析：（1）根据图像可知热化学方程式，①、CH₄(g)+2O₂(g)2H₂O(g)+CO₂(g） △H＝－846.3kJ/mol，②、CO(g)+O₂(g)CO₂(g）△H＝+282kJ/mol，③、H₂(g)+O₂(g)H₂O(g）△H＝－241.8kJ/mol，则根据盖斯定律可知①－②－③×3即得到热化学方程式CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g)，所以该反应的反应热△H＝－846.3kJ/mol＋282kJ/mol＋241.8kJ/mol×3＝+161.1 kJ/mol。

（2）根据方程式可知该反应是体积减小的、放热的可逆反应，所以要恢复其吸收CO的能力以供循环使用，应该使平衡向逆反应方向移动，所以再生的适宜条件是高温、低压，答案选B。

（3）             2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(l)+H₂O(g)

起始浓度（mol/L） 0.04     0.02        0          0

转化浓度（mol/L） 0.02     0.01       0.01        0.01

平衡浓度（mol/L）0.02      0.01      0.01       0.01

所以该温度下平衡常数K＝＝＝2500。

由于催化剂能加快反应速率，缩短到达平衡的时间，但不能改变平衡状态，据此可以作图。

（4）①根据表中数据可知，NH₃·H₂O的电离平衡常数大于HCO₃^-的电离平衡常数，因此CO₃^2-水解程度大于NH₄⁺水解程度，因此溶液中c(OH^-)＞c(H⁺)，所以溶液呈碱性。

②A、由于CO₃^2-水解程度大于NH₄⁺水解程度，溶液显碱性，则水解程度都是很小的，所以c(NH₄⁺)＞c(CO₃^2-)＞c(HCO₃^-)＞c(NH₃·H₂O)，A正确；B、根据电荷守恒可知c(NH₄⁺)＋c(H⁺)＝c(HCO₃^-)＋c(OH^-)＋2c(CO₃^2-)，B不正确；C、根据物料守恒可知c(CO₃^2-）+ c(HCO₃^-）+c(H₂CO₃)＝0.1 mol·L^-1，C正确；D、碳氧根据物料守恒可知c(NH₄⁺)+ c(NH₃·H₂O)＝2c(CO₃^2-）+ 2c(HCO₃^-）+2c(H₂CO₃)，D正确，答案选ACD。

考点：考查热化学方程式的书写、平衡常数计算、外界条件对平衡状态的影响、溶液酸碱性判断以及溶液中离子浓度大小比较