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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）

解析试题分析：（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（NH2）2+NO+NO2=CO2+2N2+2H2O，故答案为：CO（NH2）2+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（NH2）2+H2O-6e－=CO2+N2+6H＋；正极电极反应为O2+4H＋+4e－=2H2O，故答案为：CO（NH2）2+H2O-6e－=CO2+N2+6H＋．
考点：化学平衡的影响因素；用盖斯定律进行有关反应热的计算；电极反应和电池反应方程式；物质的量或浓度随时间的变化曲线

练习册系列答案
相关题目

到目前为止，由化学能转变为热能或电能仍然是人类使用最主要的能源。
（1）化学反应中放出的热能（焓变，ΔH）与反应物和生成物的键能（E）有关。
已知：H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) ΔH＝－185kJ/mol
E（H－H）＝436 kJ/mol，E（Cl－Cl）＝247 kJ/mol
则E（H－Cl）＝                                       ；
（2）已知：Fe2O3(s)＋3CO(g)＝2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－25kJ/mol
3 Fe2O3(s)＋CO(g)＝2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－47kJ/mol
Fe3O4(s)＋CO(g)＝3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋19kJ/mol
请写出CO还原FeO的热化学方程式：                           ；
最近，又有科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸汽。其中固体电解质是掺杂了Y2O3（Y：钇）的ZrO2（Zr：锆） 固体，它在高温下能传导O2-离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷（C4H10）代表汽油。
①电池的正极反应式为                                               ____  ；
②放电时固体电解质里的O2-离子的移动方向是向       极移动（填正或负）。 

研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。
（1）I2O5可使H2S、CO、HC1等氧化，常用于定量测定CO的含量。已知：
2I2(s)+5O2(g)＝2I2O5(s)         △H＝－75.56  kJ·mol－1
2CO(g)+O2(g)＝2CO2(g)       △H＝－566.0  kJ·mol－1
写出CO(g)与I2O5(s)反应生成I2(s)和CO2(g)的热化学方程式：                                     。
（2）一定条件下，NO2与SO2反应生成SO3和NO两种气体：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)将体积比为1∶2的NO2、SO2气体置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是                     。
a．体系压强保持不变
b．混合气体颜色保持不变
c．SO3和NO的体积比保持不变
d．每消耗1molSO2的同时生成1molNO
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6，则平衡常数K＝                 。
（3）从脱硝、脱硫后的烟气中获取二氧化碳，用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2  (g)＋3H2(g)  CH3OH(g)＋H2O(g)   △H3
①取五份等体体积CO2和H2的的混合气体 （物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH3OH) 与反应温度T的关系曲线如图所示，则上述CO2转化为甲醇反应的△H3                     0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在容积为1L的恒温密闭容器中充入1molCO2和3molH2，进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下左图所示。若在上述平衡体系中再充0.5molCO2和1.5mol水蒸气（保持温度不变），则此平衡将                       移动（填“向正反应方向”、“不”或“逆反应方向”）。
         
③直接甲醇燃料电池结构如上右图所示。其工作时负极电极反应式可表示为                      。

用“＞”、“＜”或“＝”填空：
（1）同温同压下，H2(g)+Cl2(g)＝2HCl(g)，光照和点燃条件的ΔH（化学计量数相同）分别为ΔH1、ΔH2，ΔH1______ΔH2；
（2）相同条件下，2mol氢原子所具有的能量    1mol氢分子所具有的能量；
（3）已知常温时红磷比白磷稳定，比较下列反应中ΔH的大小：ΔH1_____ΔH2。
①4P(白磷，s) +5O2(g)＝2P2O5(s)  ΔH1，②4P(红磷，s)+5O2(g)＝2P2O5(s)  ΔH2；
（4）已知：101 kPa时，2C(s) +O2(g)＝2CO(g)  ΔH＝－221kJ·mol－1，则碳的燃烧热数值    110.5 kJ·mol－1；
（5）已知：稀溶液中，H＋(aq)+OH－ (aq)＝H2O(l)  ΔH＝－57.3kJ/mol，则浓硫酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出的热量        57.3 kJ；
（6）可逆反应：aA(气)+bB(气)cC(气)+dD(气)；ΔH＝Q，根据图回答：

P1 ______ P2；②（a+b）______（c+d）；③t1℃______ t2℃。

(14分)2014年10月初，雾霾天气多次肆虐河北、天津、北京等地区。其中，燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。△H＜0
①该反应的平衡常数表达式                                                           。
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是                                   （填代号）。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知：CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H＝－867 kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g)  △H＝－56.9 kJ/mol
H2O(g) ＝ H2O(l)  ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式：                            。
（3）在一定条件下，也可以用NH3处理NOx。已知NO与NH3发生反应生成N2和H2O，现有NO和NH3的混合物1mol，充分反应后得到的还原产物比氧化产物多1.4 g，则原反应混合物中NO的物质的量可能是_____________。
（4）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。则2 molCH4与足量H2O（g）反应最多可生成_______mol H2，写出该反应的化学方程式_________________________________________________。
(5)上述方法制得的H2可以和CO在一定条件下合成甲醇和二甲醚（CH3OCH3）及许多烃类物质。当两者以物质的量1:1催化反应，其原子利用率达100%，合成的物质可能是                     。
a.汽油        b.甲醇           c.甲醛            d.乙酸

2013年初，雾霾天气多次肆虐天津、北京等地区。其中，燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。△H＜0
①该反应平衡常数表达式                        
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是               （填代号）。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。
已知：CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g)　△H＝－867 kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g)  △H＝－56.9 kJ/mol
H2O(g) ＝ H2O(l)  ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式：                             。
（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mL1mol/L食盐水,电解一段时间后，收集到标准状况下的氢气2.24L（设电解后溶液体积不变）.
①甲烷燃料电池的负极反应式：                                          。
②电解后溶液的pH=        (忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)
③阳极产生气体的体积在标准状况下是       L

煤的气化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径之一。
(1)在250C 101kPa时，H2与O2化合生成1mol H2O(g)放出241.8kJ的热量，其热化学方程式为
___________
又知: ①C(s)＋O2(g)═CO2(g) △H＝－393.5kJ/mol
②CO(g)＋O2(g)═CO2(g) △H＝－283.0kJ/mol
焦炭与水蒸气反应是将固体煤变为气体燃料的方法，C(s)＋H2O(g)═CO(g)＋H2(g) △H=____kJ/mol
(2) CO可以与H2O(g)进一步发生反应: CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H＜0在恒容密闭容器中，起始时n(H2O)=0.20mol，n(CO)＝0.10 mol,在8000C时达到平衡状态，K＝1.0，则平衡时，容器中CO的转化率是_____________(计算结果保留一位小数)。
(3) 工业上从煤气化后的混合物中分离出H2，进行氨的合成，已知反应反应N2(g)＋3H2(g2NH3(g)（△H＜0）在等容条件下进行，改变其他反应条件，在I、II、III阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示：

①N2的平均反应速率v1(N2)、vII(N2)、vIII(N2)从大到小排列次序为________；
②由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向 是________，采取的措施是________。
③比较第II阶段反应温度(T2)和第III阶段反应速度（T3)的高低：T2________T3填“〉、=、<”判断的理由是________________。

氮及其化合物在工农业生产、生活中有者重要作用。请回答下列问题：

（1）图1是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能星变化示意图(a、b均大于0，)且知:2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-ckJ·mol-1（c>0）
请写出CO将NO2还原至N2时的热化学方程式____________；
（2）图2是实验室在三个不同条件的密闭容器中合成氨时，N2的浓度随时间的变化曲线(以a、b、c表示）。已知三个条件下起始加入浓度均为：c(N2)=0.1mol·L-1，c(H2)=0.3mol·L-1；合成氨的反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0
①计算在a达平衡时H2的转化率为______；
②由图2可知，b、c各有一个条件与a不同，则c的条件改变可能是______；
试写出判断b与a条件不同的理由____________；
（3）利用图2中c条件下合成氨（容积固定）。已知化学平衡常数K与温度(T)的关系如下表:

①试确定K1的相对大小，K1______4.1x106(填写“>”“-”或“<”）
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的 是______(填序号字母）。
A．容器内NH3的浓度保持不变  B．2v(N2)(正）=v(H2)(逆）
C．容器内压强保持不变   D．混合气体的密度保持不变
（4）①NH4Cl溶液呈酸性的原因是(用离子反应方程式表示 )______。
②250C时，将pH=x氨水与pH=y的疏酸(且x+y=14,x>11)等体积混合后，所得溶液中各种离子的浓度关系正确的是
A．[SO42-]>[NH4+]>[H+]>[OH-]
B．[NH4+]>[SO42-]>[OH-]>[H+]
C．[NH4+]+[H+]>[OH-]+[SO42-]
D．[NH4+]>[SO42-]>[H+]>[OH-]

（14分）化学在能源开发与利用中起着十分重要的作用。
（1）蕴藏在海底的可燃冰是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体．被称之为“未来能源”。在25℃、101 kPa下，1g甲烷完全燃烧生成和液态水时放热55.6 kJ。甲烷燃烧的热化学方程式为 ______：相同条件下，356 g可燃冰（分子式为CH4·9H2O，Mr＝178）释放的甲烷气体完全燃烧生成CO2和液态水，放出的热量为_______kJ。
（2）二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源，具有清洁、高效的优良性能。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制各二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
（Ⅰ）CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）  △H1＝－90.1kJ?mol-1
（Ⅱ）CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g） △H2＝－49.0kJ?mol-1
水煤气变换反应：（Ⅲ）CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2 （g） △H3＝－41.1kJ?mol-1
二甲醚合成反应：（Ⅳ）2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H4＝－24.5kJ?mol-1
①分析二甲醚合成反应(iv)对于CO转化率的影响___________________________________。
②由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为：__________________。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响_________________________________。
（3）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。若电解质为碱性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为______________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________电子的电量。

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