题目内容
【题目】氨是一种重要的化工产品,是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱等的原料.
(1)以氨为燃料,氧气为氧化剂可以设计制造氨燃料电池,因产物无污染,在很多领域得到广泛应用.若电极材料均为惰性电极,KOH溶液作电解质溶液,则该电池负极电极反应式为;正极分压式为 .
(2)下列措施可以加快合成氨反应速率的是 .
A.通过缩小容器的容积增大压强
B.及时将氨液化分离出去
C.适当升温
D.添加合适的催化剂
E.恒温恒容时,再充入一定体积的氮气
(3)某化学研究性学习小组模拟工业合成氨的反应.在容积固定为2L的密闭容器内充入1mol N2和3mol H2 , 加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在一定温度压强下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
反应时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
压强/MPa | 16.80 | 14.78 | 13.86 | 13.27 | 12.85 | 12.60 | 12.60 |
则从反应开始到25min时,①以N2表示的平均反应速率为;②H2的平衡转化率为;
(4)以CO2与NH3为原料合成尿素[化学式为CO(NH2)2]的主要反应如下,已知:
①2NH3(g)+CO2(g)═NH2CO2NH4(s);△H=﹣159.47kJmol﹣1
②NH2CO2NH4(s)═CO(NH2)2(s)+H2O(g);△H=+116kJmol﹣1
③H2O(l)═H2O(g);△H=+44kJmol﹣1
写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式 .
【答案】
(1)2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O;O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣
(2)ACDE
(3)0.01mol/(L.min);50%
(4)CO2(g)+2NH3(g)=CO(NH2)2(S)+H2O(1)△H=﹣87.0kJ/mol
【解析】解:(1.)碱性燃料电池中,负极上燃烧失电子发生氧化反应,所以该原电池中负极上氨气失电子和氢氧根离子反应生成氮气和水,电极反应式为2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O,正极分压式为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣ , 所以答案是:2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O;O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣;
(2.)A.通过缩小容器的容积增大压强,活化分子的数目增多,反应速率加快;B.及时将氨液化分离出去,减小生成物浓度,反应速率减小;C.适当升温,活化分子的百分数增大,使化学反应速率加快;D.添加合适的催化剂,降低反应所需的活化能,能使化学反应速率加快; E.恒温恒容时,再充入一定体积的氮气,增大反应物浓度,活化分子的数目增多,反应速率加快;所以答案是:ACDE;
(3.)同一温度下,容器中气体压强与总的物质的量成正比,设平衡状态时混合气体的物质的量为x,
16.80:12.60=(1+3)mol:x,x= =3mol,所以平衡时混合气体的物质的量为3mol,
设参加反应的氮气的物质的量为y,
N2(g) | + | 3H2(g) | 2NH3(g) | 物质的量减少 | |
1mol | 2mol | ||||
y | (4﹣3)mol |
1mol:2mol=y:(4﹣3)mol,
y= =0.5mol,
则从反应开始到25min时,以N2表示的平均反应速率= =0.01mol/(L.min),
平衡时,α(H2)= =50%,所以答案是:0.01 mol/(L.min);50%;
(4.)①2NH3(g)+CO2(g)═NH2CO2NH4(s)△H=﹣l59.5kJmol﹣1②NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+116.5kJmol﹣1③H2O(1)═H2O(g)△H=+44.0kJmol﹣1据盖斯定律将方程式①+②﹣③得2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=﹣87.0 kJmol﹣1 , 所以答案是:2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=﹣87.0 kJmol﹣1 .
【考点精析】本题主要考查了化学平衡的计算的相关知识点,需要掌握反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%;产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%才能正确解答此题.
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