Question

氨是最重要的化工产品之一。
（1）合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。
反应①②③为_________反应（填“吸热”或“放热”）。CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为__________________。

①                           ②                         ③
（2）用氨气制取尿素[CO(NH₂)₂]的反应为：2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(l)+H₂O(g)。
①某温度下，向容积为10L的密闭容器中通入2mol NH₃和1molCO₂，反应达到平衡时CO₂的转化率为50%。该反应的化学平衡常数表达式为K=___________。该温度下平衡常数K的计算结果为____________。
②为进一步提高CO₂的平衡转化率，下列措施中能达到目的的是_____________

A．提高NH3的浓度	B．增大压强
C．及时转移生成的尿素	D．使用更高效的催化剂

Answer 1

（16分）（1）放热（2分）   CH₄(g)+H₂O(g)=CO(g)+3H₂ (g)    ΔH=+161.1kJ?mol^－1（4分）  
（化学方程式书写占2分，未配平不给分，未标注状态得1分；反应热计算占2分，漏“+”且数值正确，得1分）
（2）①K=c(H₂O)/[c(CO₂) ? c²(NH₃)]（3分）100 L²?mol^－2（3分，未写单位不扣分）
②AB（4分。漏选得2分；多选一个扣2分，扣完4分为止）

试题分析：（1）读图可知，①②③的反应物能量都高于生成物能量，所以三个反应都是放热反应；已知：①CO(g)+1/2O₂(g)=CO₂(g)  △H₁=－282kJ?mol^－1，②1/2O₂(g)+ H₂(g)=H₂O(g)  △H₂=－241.8kJ?mol^－1，③CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(g)  △H₃=－846.3kJ?mol^－1，观察可知，③—②×3—①能够约去2O₂(g)、CO₂(g)，根据盖斯定律可以得到的热化学方程式为CH₄(g)+H₂O(g)=CO(g)+3H₂ (g)  ΔH=+161.1kJ?mol^－1；（2）①已知可逆反应中氨气、二氧化碳、水都是气体，而尿素是纯液体，纯液体或固体物质不写入化学平衡常数表达式，由平衡常数定义式可得：K=c(H₂O)/[ c²(NH₃) ?c(CO₂)]；根据三行浓度法，则：
2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(l)+H₂O(g)
起始浓度/ mol?L^－1              0.2     0.1                    0
变化浓度/ mol?L^－1              0.1     0.05                  0.05
平衡浓度/ mol?L^－1              0.1     0.05                  0.05
K=c(H₂O)/[ c²(NH₃) ?c(CO₂)]=0.05mol?L^－1÷(0.1mol?L^－1)²÷(0.05mol?L^－1)=100L²?mol^－2
②提高氨气的浓度，增大一种反应物浓度，平衡右移，则另一种反应物的转化率增大，所以二氧化碳的平衡转化率增大，故A正确；制取尿素是气态物质体积减小的反应，增大压强平衡右移，则反应物的转化率均增大，故B正确；尿素是纯液体，及时转移生成的尿素，不能减小尿素的浓度，则平衡不移动，所以二氧化碳的平衡转化率不变，故C错误；催化剂只能改变反应速率，不能使平衡移动，则反应物的转化率不变，故D错误。