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．工业上合成尿素的反应如下：
2NH3（g）+CO2（g）?H2O（g）+H2NCONH（g）△H=-103.7kJ．mol
（1）在温度70～95℃时，工业尾气中的NO、NO2可以尿素溶液吸收，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=180.6kJ?mol-1
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4kJ?mol-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=483.6kJ?mol-1
则4NO（g）+4NH3（g）+O2（g）═4N2（g）+6H2O（g）△H= ．
（2）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件．在恒定温度下，将氨气和二氧化碳按2：1的物质的量之比充入一体积为10L，的密闭容器中经20miri达到平衡，各物质浓度的变化曲线如图所示．
①在上述条件下，从反应开始至20min时．二氧化碳的平均反应速率为 ．
②该反应的平衡常数K= ；若升高体系的温度，容器中NH3的体积分数将 （填“增加”、“减小”或“不变”）．
③若保持平衡的温度和压强不变，再向容器中充入3mol的氨气，则此时v正 v逆（填“＞”“=”或“＜”），判断理由 ．
（3）尿素燃料电池结构如图所示．其工作时负极电极反应式可表示为 ．
2NH3（g）+CO2（g）?H2O（g）+H2NCONH（g）△H=-103.7kJ．mol
（1）在温度70～95℃时，工业尾气中的NO、NO2可以尿素溶液吸收，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=180.6kJ?mol-1
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4kJ?mol-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=483.6kJ?mol-1
则4NO（g）+4NH3（g）+O2（g）═4N2（g）+6H2O（g）△H=
（2）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件．在恒定温度下，将氨气和二氧化碳按2：1的物质的量之比充入一体积为10L，的密闭容器中经20miri达到平衡，各物质浓度的变化曲线如图所示．
①在上述条件下，从反应开始至20min时．二氧化碳的平均反应速率为
②该反应的平衡常数K=
③若保持平衡的温度和压强不变，再向容器中充入3mol的氨气，则此时v正
（3）尿素燃料电池结构如图所示．其工作时负极电极反应式可表示为
分析：（1）①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应生成二氧化碳、氮气和水；
②依据热化学方程式和盖斯定律计算；
（2）①由图可知，20min时达平衡，二氧化碳的浓度变化量为0.3mol/L-0.1mol/L=0.2mol/L，根据v=
计算；
②根据三段式计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式计算；
该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨气的体积分数增大；
③再向容器中充入3mol的氨气，浓度商大于化学平衡常数，平衡向正反应方向移动；
（3）尿素燃料电池依据原电池原理，燃料在负极发生氧化反应，氧气再正极得到电子发生还原反应；结合图中生成产物写出电极反应．
②依据热化学方程式和盖斯定律计算；
（2）①由图可知，20min时达平衡，二氧化碳的浓度变化量为0.3mol/L-0.1mol/L=0.2mol/L，根据v=
| △c |
| △t |
②根据三段式计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式计算；
该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨气的体积分数增大；
③再向容器中充入3mol的氨气，浓度商大于化学平衡常数，平衡向正反应方向移动；
（3）尿素燃料电池依据原电池原理，燃料在负极发生氧化反应，氧气再正极得到电子发生还原反应；结合图中生成产物写出电极反应．
解答：解：（1）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，
故答案为：-1627.2KJ/mol；
（2）①由图可知，20min时达平衡，二氧化碳的浓度变化量为0.3mol/L-0.1mol/L=0.2mol/L，故v（CO2）=
=0.01mol/（L?min），
故答案为：0.01mol/（L?min）；
②20min时达平衡，二氧化碳的浓度变化量为0.1mol/L，则：
2NH3（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（NH2）2（g）
开始（mol/L）：0.6 0.3 0 0
变化（mol/L）：0.4 0.2 0.2 0.2
平衡（mol/L）：0.2 0.1 0.2 0.2
故该温度下平衡常数k=
=10
该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨气的体积分数增大，
故答案为：10；增加；
③再向容器中充入3mol的氨气，氨气的浓度增大，浓度商大于化学平衡常数，平衡向正反应方向移动，故v正＞v逆，
故答案为：＞；氨气的浓度增大，浓度商大于化学平衡常数，平衡向正反应方向移动；
（3）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，正极电极反应为O2+4H++4e-=2H2O，负极电极反应为：CO（NH2）2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+；
故答案为：CO（NH2）2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+．
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，
故答案为：-1627.2KJ/mol；
（2）①由图可知，20min时达平衡，二氧化碳的浓度变化量为0.3mol/L-0.1mol/L=0.2mol/L，故v（CO2）=
| 0.2mol/L |
| 20min |
故答案为：0.01mol/（L?min）；
②20min时达平衡，二氧化碳的浓度变化量为0.1mol/L，则：
2NH3（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（NH2）2（g）
开始（mol/L）：0.6 0.3 0 0
变化（mol/L）：0.4 0.2 0.2 0.2
平衡（mol/L）：0.2 0.1 0.2 0.2
故该温度下平衡常数k=
| 0.2×0.2 |
| 0．22×0.1 |
该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨气的体积分数增大，
故答案为：10；增加；
③再向容器中充入3mol的氨气，氨气的浓度增大，浓度商大于化学平衡常数，平衡向正反应方向移动，故v正＞v逆，
故答案为：＞；氨气的浓度增大，浓度商大于化学平衡常数，平衡向正反应方向移动；
（3）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，正极电极反应为O2+4H++4e-=2H2O，负极电极反应为：CO（NH2）2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+；
故答案为：CO（NH2）2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+．
点评：本题考查反应热的计算、化学反应速率计算、化学平衡的影响因素、化学平衡常数、原电池等，题目难度中等，（3）中电极反应式书写为易错点，注意根据原电池结构分析产物．
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