题目内容
【题目】尿素在农业、医药等诸多领域应用广泛。工业上有多种工艺用NH3和CO2直接合成尿素。
(1)水溶液全循环法合成尿素的反应过程可用下列热化学方程式表示：
反应I 2NH3(1) +CO2(g)NH2 COONH4(1) △H1 = - 119.2 kJmol-1
反应II NH2COONH4(1)CO(NH2)2(1)+ H2O(1) △H2= 15.5 kJmol-1
①写出NH3(1)与CO2(g)反应生成CO(NH2)2(1)和液态水的热化学方程式：______。
②该工艺要求在190~ 200℃、13 ~ 24 MPa 的条件下反应，90℃左右反应可实现最高平衡转化率。试解释选择高压条件的理由：_________。
(2)在不同氨碳比L=
和水碳比W=
条件下CO2平衡转化率x随温度T变化情况如图所示：
①CO2平衡转化率x随温度T升高先增大后减小，试分析原因：_________。
②在图中，画出L=4、W=O时CO2平衡转化率x随温度T变化的曲线示意图____。
(3)实验室模拟热气循环法合成尿素，T℃度时，将5.6mol NH3与5.2molCO2在容积恒定为0.5L的恒温密闭容器中发生反应：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O (g) △H1＝—43kJmol-1。达到平衡状态时，NH3与CO2的平衡分压之比 p(NH3): p(CO2)= 2:13。[p(NH3)= x(NH3)p，x(NH3)为平衡体系中NH3的物质的量分数，p为平衡总压]。
①T ℃时，该反应的平衡常数 K = ______________。
②若不考虑副反应，对于该反应体系，下列说法正确的是 _________ 。
A.当反应体系中气体分子的平均摩尔质量保持不变时，反应达到平衡状态
B.相同条件下，提高水碳比或降低氨碳比都会使NH3 的平衡转化率降低
C.在容器中加入CaO，(可与 H2O反应)，提高CO(NH2)2产率
D.反应开始后的一段时间内，适当升温可提高单位时间内CO2的转化率
【答案】2NH3(l)+ CO2(g)CO(NH2)2 (l)+ H2O(l) △H =-103.7kJ·mol-1 190~200℃时，NH 2COONH4 容易分解为 NH3和CO2，高压有利于反应I正向进行 温度升高，反应I平衡逆向移动，反应II 平衡正向移动，在190~200℃之前，反应II 正向进行的趋势更大，190~200℃ 之后，反应I逆向进行的趋势更大 
1.5625 D
【解析】
（1）水溶液全循环法合成尿素的反应过程可用下列热化学方程式表示：
反应I 2NH3(1) +CO2(g)NH2 COONH4(1) △H1 = - 119.2 kJmol-1
反应II NH2COONH4(1)CO(NH2)2(1)+ H2O(1) △H2= 15.5 kJmol-1
①根据盖斯定律，反应I+反应II得：NH3(1)与CO2(g)反应生成CO(NH2)2(1)和液态水的热化学方程式：2NH3(l)+ CO2(g)CO(NH2)2 (l)+ H2O(l) △H =-103.7kJ·mol-1。故答案为：2NH3(l)+ CO2(g)CO(NH2)2 (l)+ H2O(l) △H2=-103.7kJ·mol-1；
②反应I 2NH3(1) +CO2(g)NH2 COONH4(1) 是气体体积减小的反应，选择高压条件的理由：190~200℃时，NH 2COONH4 容易分解为 NH3和CO2，高压有利于反应I正向进行。故答案为：190~200℃时，NH 2COONH4 容易分解为 NH3和CO2，高压有利于反应I正向进行；
（2）①CO2平衡转化率x随温度T升高先增大后减小，因为：温度升高，反应I平衡逆向移动，反应II 平衡正向移动，在190~200℃之前，反应II 正向进行的趋势更大，190~200℃ 之后，反应I逆向进行的趋势更大。故答案为：温度升高，反应I平衡逆向移动，反应II 平衡正向移动，在190~200℃之前，反应II 正向进行的趋势更大，190~200℃ 之后，反应I逆向进行的趋势更大；
②L越大，氨的比例越大，根据反应I ，提高氨的浓度，二氧化碳的转化率增大，曲线应在原曲线之上，温度升高，反应I平衡逆向移动，反应II 平衡正向移动，在190~200℃之前，反应II 正向进行的趋势更大，转化率先增大，此后变小，L=4、W=O时CO2平衡转化率x随温度T变化的曲线示意图
。故答案为：；
（3）①T ℃时，该反应的平衡常数:
，
x=2.6mol
K=
= 1.5625。
故答案为：1.5625；
②A．2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O (g) 该反应中，若平衡正向移动，混合气的总质量减小，总物质的量也减小，所以反应体系中气体分子的平均摩尔质量不能确定是否保持不变，故当反应体系中气体分子的平均摩尔质量不再变化时，不能判断反应是否达到平衡状态，故A错误；
B．相同条件下，提高水碳比相当于提高生成物浓度，氨的平衡转化率降低，降低氨碳比会使NH3的平衡转化率增大，故B错误；
C．在容器中加入CaO，(可与 H2O)反应，但生成的氢氧化钙也能与反应物反应，降低CO(NH2)2产率，故C错误；
D．反应开始后的一段时间内，在没有达到平衡前，适当升温可提高单位时间内CO2的转化率，故D正确；
故选D。
故答案为：D。
快乐小博士巩固与提高系列答案
【题目】对甲烷和 CO2 的高效利用不仅能缓解大气变暖，而且对日益枯竭的石油资源也有一定的补充作用，甲烷临氧耦合 CO2 重整反应有：
反应(i)：2CH4(g)＋O2(g)2CO(g)＋4H2(g) △ H=－71.4kJmol-1
反应(ii)：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) △ H=+247.0 kJmol-1
(1)写出表示 CO 燃烧热的热化学方程式：_____。
(2)在两个体积均为 2L 的恒容密闭容器中，起始时按表中相应的量加入物质，在相同温度下进行反应(ii)：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) (不发生其它反应)，CO2的平衡转化率如表所示：
容器 | 起始物质的量(n) / mol | CO2的平衡转化率 | |||
CH4 | CO2 | CO | H2 | ||
Ⅰ | 0.1 | 0.1 | 0 | 0 | 50％ |
Ⅱ | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | / |
①下列条件能说明反应达到平衡状态的是_____。
A.v正(CH4) =2v逆(CO)
B.容器内各物质的浓度满足c(CH4)·c(CO2)=c2(CO)·c2(H2)
C.容器内混合气体的总压强不再变化
D.容器内混合气体密度保持不变
②达到平衡时，容器Ⅰ、Ⅱ内 CO 的物质的量的关系满足：2n(CO)Ⅰ_____n(CO)Ⅱ(填“＞”、“＝”或“＜”)
(3)将一定量的甲烷和氧气混合完成反应(i)，其他条件相同，在甲、乙两种不同催化剂作用下， 相同时间内测得 CH4 转化率与温度变化关系如图所示。c 点_____(填“可能”、“一定”或“一定未”)达到平衡状态，理由是_____。
(4)CO2 也可通过催化加氢合成乙醇，其反应原理为：2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) H<0。设 m 为起始时的投料比，即 m= n(H2)/ n(CO2)。通过实验得到下列图象：
图1
图2
图3
①图 1 中投料比相同，温度从高到低的顺序为_________。
②图 2 中 m1、m2、m3 从大到小的顺序为_________。
③图 3 表示在总压为 5 MPa 的恒压条件下，且 m=3 时，平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。T4 温度时，该反应压强平衡常数KP的计算式为_________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，代入数据，不用计算)。
【题目】根据下列实验或实验操作和现象，所得结论正确的是
实验或实验操作 | 现象 | 实验结论 | |
A | 用大理石和盐酸反应制取CO2气体，立即通入一定浓度的Na2SiO3溶液中 | 出现白色沉淀 | H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强 |
B | 向某溶液先滴加硝酸酸化，再滴加BaCl2溶液 | 出现白色沉淀 | 原溶液中含有SO42-、SO32-、HSO3-中的一种或几种 |
C | 将纯Zn片与纯Cu片用导线连接，浸入到稀硫酸溶液中 | Cu片表面产生大量气泡 | 金属性：Zn＞Cu |
D |
| 左边棉球变为橙色，右边棉球变为蓝色 | 氧化性：Cl2＞Br2＞I2 |
A. A B. B C. C D. D