题目内容

尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥,在工农业生产中有着非常重要的地位。
(1)工业上合成尿素的反应如下:
2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+H2NCONH2(l)  △H=-103.7 kJ·mol-1
下列措施中有利于提高尿素的生成速率的是           
A.采用高温
B.采用高压
C.寻找更高效的催化剂
D.减小体系内CO2浓度
(2)合成尿素的反应在进行时分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4(氨基甲酸铵)(l) △H1
第二步:H2NCOONH4(l) H2O(l)+H2NCONH2(l)  △H2
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和l mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如下图I所示:

①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第    步反应决定,总反应进行到   min时到达平衡。
②第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上图II所示,则△H2    0(填“>” “<” 或 “=”)
(3)在温度70-95℃时,工业尾气中的NO、NO2可以用尿素溶液吸收,将其转化为N2
①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应,化学方程式为
                                                            
②已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g).△H=180.6 kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-92.4 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  △H=-483.6 kJ·mol-1
则4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)  △H=    kJ·mol-1
(4)尿素燃料电池结构如上图III所示。其工作时负极电极反应式
可表示为                                                   。
(1)A B C (2分)
(2)①2(2分); 55(2分)② >(2分)
(3)①CO(NH2)2+NO+NO2=CO2+2N2+2H2O(2分)
②―1627.2kJ·mol―1(2分)
(4)CO(NH2)2+H2O―6=CO2+N2+6H(2分)

试题分析:(1)2NH3(l)+CO2(g)=H2O(l)+H2NCONH2(l)△H=-103.7kJ·mol-1,反应是放热反应,反应前后气体体积减小;有利于提高尿素的生成速率需要依据影响化学反应速率的因素进行分析,
A.采用高温,反应是放热反应,平衡逆向进行,但反应速率增大,A符合;
B.反应由气体参加,反应前后气体体积减小,采用高压,增大压强,反应正向进行,反应速率增大,B符合;
C.寻找更高效的催化剂,催化剂可以加快反应速率,但不改变平衡,C符合;
D.减小体系内CO2浓度平衡逆向进行,反应速率减小,D不符合;
故答案为:ABC;
(2)①由图象可知在15分钟左右,氨气和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵后不再变化发生的是第一步反应,氨基甲酸铵先增大再减小最后达到平衡,发生的是第二部反应,从曲线斜率不难看出第二部反应速率慢,所以已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第二步决定,由图象变化可知当进行到55分钟时,反应达到平衡,
故答案为:2;55;
②第二步反应的平衡常数K随温度的升高增大,说明反应是吸热反应,△H2>0,故答案为:>;
(3)①工业尾气中的NO、NO2可以用尿素溶液吸收,将其转化为N2,尿素与NO、NO2三者等物质的量反应,生成二氧化碳、氮气和水,反应的化学方程式为:CO(NH22+NO+NO2=CO2+2N2+2H2O,故答案为:CO(NH22+NO+NO2=CO2+2N2+2H2O;
②a、N2(g)+O2(g)═2NO(g).△H=180.6kJ·mol-1
b、N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ·mol-1
c、2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ·mol-1
依据盖斯定律c×3-2×b-2×a得到,4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)═4N2(g)+6H2O(g)△H=-1627.2KJ·mol-1,故答案为:―1627.2KJ·mol-1
(4)依据尿素燃料电池结构,尿素在负极发生氧化反应失电子生成二氧化碳和氮气,氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子,酸性介质中实际生成水,负极电极反应为:
CO(NH22+H2O-6e=CO2+N2+6H;正极电极反应为O2+4H+4e=2H2O,故答案为:CO(NH22+H2O-6e=CO2+N2+6H
练习册系列答案
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WO3 (s) + 3H2 (g)W (s) + 3H2O (g)
请回答下列问题:
⑴上述反应的化学平衡常数表达式为___________________________。
⑵某温度下反应达平衡时,H2与水蒸气的体积比为2:3,则H2的平衡转化率为_____________________;随温度的升高,H2与水蒸气的体积比减小,则该反应为反应_____________________(填“吸热”或“放热”)。
⑶上述总反应过程大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下表所示:
温度
25℃  ~  550℃  ~  600℃  ~  700℃
主要成份
WO3      W2O5      WO2        W
 
第一阶段反应的化学方程式为___________________________;580℃时,固体物质的主要成分为________;假设WO3完全转化为W,则三个阶段消耗H2物质的量之比为____________________________________。
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WO2 (g) + 2H2(g)  W (s) + 2H2O (g);ΔH = -137.9 kJ·mol-1
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②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  △H2=-483.8kJ/mol
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则△H=_______。
(3)在t0C时,该反应的平衡常数K=16,在2L恒温恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡。
 
Fe
H2O(g)
Fe3O4
H2
甲/mol
1.0
1.0
1.0
1.0
乙/mol
1.0
1.5
1.0
1.0
 
①甲容器中H2O的平衡转化率为_______ (结果保留一位小数)。
②下列说法正确的是_______ (填编号)
A.若容器压强恒定,则反应达到平衡状态
B.若容器内气体密度恒定,则反应达到平衡状态
C.甲容器中H2O的平衡转化率大于乙容器中H2O的平衡转化率
D.增加Fe3O4就能提高H2O的转化率
(4)若将(3)中装置改为恒容绝热(不与外界交换能量)装置,按下表充入起始物质,起始时与平衡后的各物质的量见表:
 
Fe
H2O(g)
Fe3O4
H2
起始/mol
3.0
4.0
0
0
平衡/mol
m
n
p
q
 
若在达平衡后的装置中继续加入A、B、C三种状况下的各物质,见表:
 
Fe
H2O(g)
Fe3O4
H2
A/mol
3.0
4.0
0
0
B/mol
0
0
1
4
C/mol
m
n
p
q
 
当上述可逆反应再一次达到平衡状态后,上述各装置中H2的百分含量按由大到小的顺序排列的关系是
________(用A、B、C表示)。
(5)已知Fe(OH)3的Ksp=2.79×10-39,而FeCl3溶液总是显示较强的酸性,若某FeCl3溶液的pH为3,则该溶液中c(Fe3+)=________mol ? L-1 (结果保留3位有效数字)
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化学式
HF
H2CO3
HClO
电离平衡常数
(Ka)
7.2×10-4
K1=4.4×10-7
K2=4.7×10-11
3.0×10-8
 
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A.c(H+)       B.c(H+)·c(OH)     C.   D.
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A.pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中, 由水电离出的c(H+)相等
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C.②点时,溶液中的c(F)=c(Na+)
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(4)物质的量浓度均为0.1mol/L的下列四种溶液: ① Na2CO3溶液 ② NaHCO3溶液③ NaF溶液 ④NaClO溶液。依据数据判断pH由大到小的顺序是______________。
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___________________________________________________________。
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