题目内容

6．尿素是蛋白质代谢的产物，也是重要的化学肥料．工业合成尿素反应如下：
2NH3（g）+CO2（g）═CO（NH2）2（s）+H2O（g）
（1）在一个真空恒容密闭容器中充入CO2和NH3发生上述反应合成尿素，恒定温度下混合气体中的氨气含量如图所示．
A点的正反应速率v正（CO2）＞B点的逆反应速率v逆（CO2）  （填“＞”、“＜”或“=”）；
氨气的平衡转化率为75%．
（2）氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物．将体积比为2：1的NH3和CO2混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中，在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡：2NH3（g）+CO2（g）═NH2COONH4（s）
将实验测得的不同温度下的平衡数据列于下表：
温度（℃）15.020.025.030.035.0
平衡气体总浓度 （10-3mol/L）2.43.44.86.89.4
①关于上述反应的焓变、熵变说法正确的是A．
A．△H＜0，△S＜0B．△H＞0，△S＜0    C．△H＞0，△S＞0D．△H＜0，△S＞0
 ②关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是C
A．分离出少量的氨基甲酸铵，反应物的转化率将增大
B．平衡时降低体系温度，CO2的体积分数下降
C．NH3的转化率始终等于CO2的转化率
D．加入有效的催化剂能够提高氨基甲酸铵的产率
（3）化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电！用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水又能发电．尿素燃料电池结构如图所示，写出该电池的负极反应式：CO（NH2）2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+．

分析 （1）由图可知，开始时氨气的体积分数为50%，60s达到平衡状态，体积分数减小为20%，A点时反应正向移动，则
         2NH3（g）+CO2（g）═CO（NH2）2（s）+H2O（g）
开始        a               a                                             0
转化       2x             x                                              x
平衡     a-2x            a-x                                            x
则$\frac{a-2x}{2a-2x-x+x}$×100%=20%，解得x=$\frac{3}{8}$a，以此计算转化率；
（2）①2NH3（g）+CO2（g）═NH2COONH4（s）中气体减小，由表格数据可知，温度越高，平衡气体总浓度越大，则升高温度平衡逆向移动；
②A．分离出少量的氨基甲酸铵，平衡不移动；
B．平衡时降低温度，平衡正向移动，但CO2的体积分数不变；
C．将体积比为2：1的NH3和CO2混合气体，转化量为2：1；
D．加入有效的催化剂，平衡不移动；
（3）由尿素燃料电池的结构可知，正极上氧气得到电子生成水，负极上尿素失去电子生成氮气和二氧化碳．

解答 解：（1）由图可知，开始时氨气的体积分数为50%，60s达到平衡状态，体积分数减小为20%，A点时反应正向移动，可知A点的正反应速率v正（CO2）＞B点的逆反应速率v逆（CO2），则
         2NH3（g）+CO2（g）═CO（NH2）2（s）+H2O（g）
开始        a               a                                             0
转化       2x             x                                              x
平衡     a-2x            a-x                                            x
则$\frac{a-2x}{2a-2x-x+x}$×100%=20%，解得x=$\frac{3}{8}$a，
氨气的平衡转化率为$\frac{\frac{3}{8}a×2}{a}$×100%=75%，
故答案为：＞；75%；
（2）①2NH3（g）+CO2（g）═NH2COONH4（s）中气体减小，则△S＜0；由表格数据可知，温度越高，平衡气体总浓度越大，则升高温度平衡逆向移动，可知正反应为放热反应，则△H＜0，故答案为：A；
②A．分离出少量的氨基甲酸铵，平衡不移动，则反应物的转化率不变，故A错误；
B．平衡时降低温度，平衡正向移动，但CO2的体积分数不变，故B错误；
C．将体积比为2：1的NH3和CO2混合气体，转化量为2：1，则NH3的转化率始终等于CO2的转化率，故C正确；
D．加入有效的催化剂，平衡不移动，氨基甲酸铵的产率不变，故D错误；
故答案为：C；
（3）由尿素燃料电池的结构可知，负极上尿素失去电子生成氮气和二氧化碳，负极反应为CO（NH2）2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+，故答案为：CO（NH2）2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+．

点评 本题考查化学平衡计算及原电池、焓变等，为高频考点，把握化学平衡三段法、转化率的计算、电极反应为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意平衡移动原理的应用，题目难度中等．

练习册系列答案
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4．常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是（　　）
A．pH=1的溶液中：K+、Fe2+、NO${\;}_{3}^{-}$、Cl-
B．0.1 mol•L-1NaHCO3溶液：Na+、Ba2+、NO${\;}_{3}^{-}$、OH-
C．滴加KSCN溶液显红色的溶液：NH${\;}_{4}^{+}$、K+、Cl-、I-
D．澄清透明的溶液中：Cu2+、K+、SO${\;}_{4}^{2-}$、Cl-
5．图甲表示的是H2O2分解反应过程中的能量变化．在不同温度下，分别向H2O2溶液（20g•L-1）中加入相同体积且物质的量浓度均为0.5mol•L-1的不同溶液，反应中H2O2浓度随时间的变化如图乙所示．从图中得出的结论不正确的是（　　）
A．H2O2的分解反应为放热反应
B．断裂共价键所需的能量：2×E（O-O）＜1×E（O=O）
C．加入相同物质时，温度越高，H2O2分解的速率越快
D．相同温度下，加入不同物质的溶液，碱性越强，H2O2分解的速率越快
2．下列下列关于反应能量的说法正确的是（　　）
A．101kPa时，2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）；△H=-QkJ•mol-1，则H2的燃烧热为$\frac{1}{2}$QkJ•mol-1
B．同温同压下，H2（g）+Cl2（g）═2HCl（g）在光照和点燃条件下的△H相同
C．500℃、30MPa下，将0.5mol N2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为：
N2（g）+3H2（g）$?_{500℃，30MPa}^{催化剂}$2NH3（g）△H=-38.6kJ•mol-1
D．H+（aq）+OH-（aq）═H2O（l）；△H=-57.3kJ•mol-1，含1mol NaOH的氢氧化钠溶液与含0.5mol H2SO4的浓硫酸混合后放出57.3kJ的热量
1．铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛．
（1）高铁酸钠（Na2FeO4）是水处理过程中的一种新型净水剂，它的氧化性比高锰酸钾更强，本身在反应中被还原成三价铁离子达到净水的目的．按要求回答下列问题：
高铁酸钠主要通过如下反应制取：2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH═2Na2FeO4+3X+5H2O，则X的化学式NaCl，反应中Fe被氧化．
（2）氧化铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆．以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，用硫酸渣制备铁红（Fe2O3）的过程如图：

①酸溶过程中Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4═Fe2（SO4）3+3H2O；
“滤渣A”主要成份的化学式为SiO2．
②还原过程中加入FeS2的目的是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，而本身被氧化为H2SO4，请完成该反应的离子方程式：FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+．
③氧化过程中，O2、NaOH与Fe2+反应的离子方程式为4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe（OH）3↓．
沉淀物Fe（OH）3Al（OH）3Fe（OH）2Mg（OH）2
开始沉淀pH2.73.87.69.4
完全沉淀pH3.25.29.712.4
④为了确保铁红的质量和纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是3.2～3.8，如果pH过大，可能引起的后果是Al3+、Mg2+形成沉淀，使制得的铁红不纯（几种离子沉淀的pH见表）；滤液B可以回收的物质有（写化学式）Na2SO4、Al2（SO4）3、MgSO4．
沉淀物Fe（OH）3Al（OH）3Fe（OH）3Mg（OH）2
开始沉淀Ph2.73.87.69.4
完全沉淀pH3.25.29.712.4
11．亚硝酰氯（ClNO）是有机合成中的重要试剂，可由NO于Cl2在通常条件下反应得到，化学方程式为2NO（g）+Cl2（g）?2ClNO（g）．
（1）①2NO2（g）+NaCl（s）?NaNO3（s）+ClNO（g） K1
②4NO2（g）+2NaCl（s）?2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g） K2
③2NO（g）+Cl2（g）?2ClNO（g） K3
则K1、K2、K3之间的关系为$\frac{{{K}^{2}}_{1}}{{K}_{2}}$．
（2）已知几种化学键的键能数据如下表（亚硝酰氯的结构为Cl-N=O）；
化学键N=OCl-ClCl-NN-O
键能/（kJ•mol-1）630243a607
则2NO（g）+Cl2（g）?2ClNO（g）反应的△H和a的关系为△H=289-2akJ•mol-1．
（3）300℃时，2NO（g）+Cl2（g）?2ClNO（g）的正反应速率表达式为v正=k•cn（ClNO），测得速率和浓度的关系如下表：
序号c（ClNO）/mol•L-1v/mol•L-1•s-1
①0.303.6×10-8
②0.601.44×10-8
③0.903.24×10-8
n=2；k=4.0×10-7mol-1•L•s-1（注明单位）．
（4）在1L的恒容密闭容器中充入2molNO（g）和1molCl2（g），在不同温度下测得c（ClNO）与时间的关系
如图A：
①该反应的△H＜0（填“＞”“＜”或“=”）．
②反应开始到10min时NO的平均反应速率v（NO）=0.1mol•L-1•min-1
③T2时该反应的平衡常数K=2．
（5）一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO（g）和Cl2（g），平衡时ClNO的体积分数随$\frac{n（NO）}{n（C{l}_{2}）}$的变化图象如图B，则A、B、C三状态中，NO的转化率最大的是A点，当$\frac{n（NO）}{n（C{l}_{2}）}$=1.5时，达到平衡状态ClNO的体积分数可能是D、E、F三点中的D点．
18．稀土元素是周期表中IIIB族钪、钇和镧系元素的总称，它们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为+3．其中钇（Y）元素是激光和超导的重要材料．我国蕴藏着丰富的钇矿石（Y2FeBe2Si2O10），以此矿石为原料生产氧化钇（Y2O3）的主要流程如图：

已知①有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如表：
开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH
Fe3+2.73.7
Y3+6.08.2
②在周期表中，铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似．
（1）钇矿石（Y2FeBe2Si2O10）的组成用氧化物的形式可表示为Y2O3•FeO•2BeO•2SiO2．
（2）欲从Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be（OH）2沉淀，则
①最好选用盐酸、b（填字母）两种试剂，再通过必要的操作即可实现．
a．NaOH溶液     b．氨水      c．CO2气     d．HNO3
②写出Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式：BeO22-+4H+=Be2++2H2O．
（3）为使Fe3+沉淀完全，须用氨水调节pH=a，则a应控制在3.7＜a＜6.0的范围内；检验Fe3+是否沉淀完全的操作方法是取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，若不变血红色，则说明Fe3+完全沉淀，反之则未完全沉淀．
15．把新制Cu（OH）2悬浊液加入某病人的尿液中，加热后观察到红色沉淀，说明尿液中含有（　　）
A．脂肪B．白酒C．乙酸D．葡萄糖
16．下列实验可以证明溶液中一定存在大量的HCO3-的是（　　）
A．加 Ba（OH）2溶液，产生大量沉淀
B．加Ba（OH）2溶液，产生大量沉淀；再加盐酸，沉淀溶解，同时产生气体
C．加Ba（OH）2溶液，产生大量沉淀；再加盐酸，沉淀溶解，同时产生无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体
D．加BaCl2溶液，没有沉淀，再加NaOH溶液，产生大量沉淀；最后加盐酸，沉淀溶解，同时产生无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体

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