Question

20．工业上常用CO₂和NH₃通过如下反应合成尿素[CO（NH₂）₂]．
2NH₃（g）+C0₂（g）$\stackrel{一定条件}{?}$C0（NH₂）₂ （g）+H₂0（g）△H＜0
t℃时，向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.10molCO₂和0.40molNH₃，70min开始达到平衡．反应中CO₂（g）的物质的量随时间变化如下表所示：

时间/min	0	20	70	80	100
万（CO2）/mol	0.10	0.060	0.020	0.020	0.020

①70min 时，平均反应速率（CO₂ ）=5.7×10^-4mol/（L•min）mol/（L min）．
②在100min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.050mo1CO和0.20molNH₃，重新建立平衡后CO₂的转化率与原平衡相比将增大 （填“增大”、“不变”或“减小”）．
③上述可逆反应的平衡常数为277.8（保留一位小数）．
④如图所示装置（阴、阳极均为惰性电极）可用于电解尿素〔CO（NH₂）₂〕的碱性溶液制取氢气．该装置中阳极的电极反应式为CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．

Answer 1

分析 ①根据反应速率v=$\frac{△c}{△t}$来计算化学反应速率；
②当向容器中再加入气体，相当于增大压强，会向着气体系数和减小的方向进行；
③根据三行式计算达到平衡时各物质的浓度，进而计算化学反应的平衡常数；
④电解尿素〔CO（NH₂）₂〕的碱性溶液，在阳极上发生失电子的氧化反应，据此书写电极反应式．

解答 解：①70min时，平均反应速率υ （CO₂ ）=$\frac{\frac{0.1mol-0.02mol}{2L}}{70min}$mol/（L•min）=0.00057mol/（L•min）=5.7×10^-4mol/（L•min），
故答案为：5.7×10^-4mol/（L•min）；
 ②在100min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.050mo1CO₂和0.20molNH₃，重新建立平衡后相当于增大压强，会向着气体系数和减小的方向进行，即向着正方向进行，所以CO₂的转化率与原平衡相比将增大，故答案为：增大；
③可逆反应在70min时达到了平衡，
         CO₂（g）+2NH₃（g）$\stackrel{一定条件}{?}$CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）
初始浓度：0.05     0.2                            0
变化浓度：0.04     0.08                         0.04
平衡浓度：0.01      0.12                       0.04
所以K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{0.04}{0.01×0.1{2}^{2}}$≈277.8，
故答案为：277.8；
④电解尿素〔CO（NH₂）₂〕的碱性溶液，在阳极上发生失电子的氧化反应，电极反应式为：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，
故答案为：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．

点评 本题考查较为综合，为高考常见题型，侧重于学生的分析、计算能力的考查，题目涉及燃料电池的电极反应式、化学反应速率和平衡的有关计算等重要考点，综合性较强，难度较大．