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：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）．有关化学反应的能量变化如图1所示．CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO（g）和H₂（g）的热化学方程式为

 

．

（2）CO对合成氨的催化剂有毒害作用，常用乙酸二氨合铜（Ⅰ）溶液来吸收原料气中CO，其反应原理为

 

：
[Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO?CO（l）；△H＜0
吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，再生的适宜条件是

 

．（填写选项编号）
A．高温、高压   B．高温、低压   C．低温、低压    D．低温、高压
（3）用氨气制取尿素[CO（NH₂）₂]的反应为：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0
某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH₃和2mol CO₂，该反应进行到40s时达到平衡，此时CO₂的转化率为50%．该温度下此反应平衡常数K的值为

 

．如图2中的曲线表示该反应在前25s内的反应进程中的NH₃浓度变化．若反应延续至70s，保持其它条件不变情况下，请在图中用实线画出使用催化剂时该反应的进程曲线．
（4）将尿素施入土壤后，大部分是通过转化为碳酸铵或碳酸氢铵后才被作物所利用，尿素分子在微生物分泌的脲酶作用下，转化为碳酸铵．已知弱电解质在水中的电离平衡常数（25℃）如下表：

弱电解质	H2CO3	NH3?H2O
电离平衡常数	Ka1=4.30×10-7 Ka2=5.61×10-11	1.77×10-5

现有常温下0.1mol?L^-1的（NH₄）₂CO₃溶液；
①你认为该溶液呈

 

性（填“酸”、“中”、“碱”），原因是

 

．
②就该溶液中粒子之间有下列关系式，你认为其中正确的是

 

．
A．c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（NH₃?H₂O）
B．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+c（CO₃^2-）
C．c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.1mol?L^-1
D．c（NH₄⁺）+c（NH₃?H₂O）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）

Answer 1

考点：热化学方程式,化学平衡常数的含义,化学平衡的调控作用,离子浓度大小的比较

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）依据图象分析反应过程都是能量降低的过程，说明反应是放热反应；写出对应热化学方程式，依据盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（2）依据平衡移动方向分析判断需要的条件；
（3）依据化学方程式和平衡常数概念写出表达式，注意尿素是固体；根据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，计算平衡常数；依据催化剂的作用画出图象；
（4）①依据弱电解质电离平衡常数比较弱电解质强弱，盐类水解原理分析判断溶液酸碱性；
②依据溶液中离子性质，电荷守恒、物料守恒、离子浓度大小比较的方法分析选择．

解答： 解：（1）图象分析反应过程都是能量降低的过程，说明反应是放热反应；反应的热化学方程式为：
①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-282KJ/mol
②H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol
③CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol
由盖斯定律③-②×3-①得到：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1kJ?mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1kJ?mol^-1；
（2）吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，依据化学平衡[Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO?CO（l）；△H＜0，反应是气体体积减小的放热反应，平衡逆向进行是再生的原理，再生的适宜条件是高温低压；
故答案为：B；
（3）2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）．依据化学方程式和平衡常数概念写出平衡常数K=

c(H2O)

c(CO2)c2(NH3)

，向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，该反应进行到40s时达到平衡，反应达到平衡时CO₂的转化率为50%，消耗二氧化碳浓度0.02mol/L×50%=0.01mol/mol；
                 2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  0.04        0.02         0            0
变化量（mol/L）  0.02         0.01        0           0.01
平衡量（mol/L）   0.02       0.01         0           0.01
K=

c(H2O)

c(CO2)c2(NH3)

=

0.01

0.022×0.01

=2500L²?mol^-2
故答案为：2500 L²?mol^-2；
如图2中的曲线表示该反应在前25s内的反应进程中的NH₃浓度变化．若反应延续至70s，保持其它条件不变情况下，在图中用实线画出使用催化剂时，改变反应速率，不改变化学平衡，该反应的进程曲线为，曲线的转折点在横坐标40之前，纵坐标必需在20的线上，如图为，
故答案为：2500；；
（4）①分析电离平衡常数可知电离程度，NH₃?H₂O＞H₂CO₃＞HCO₃^-，对应盐水解程度NH₄⁺＜HCO^3-＜CO₃^2-，常温下0.1mol?L^-1的（NH₄）₂CO₃溶液呈碱性，由于NH₃?H₂O的电离平衡常数大于HCO₃^-的电离平衡常数，因此CO₃^2-水解程度大于NH₄⁺水解程度，溶液中c （OH^-）＞c（H⁺），溶液呈碱性；
故答案为：碱，由于NH₃?H₂O的电离平衡常数大于HCO₃^-的电离平衡常数，因此CO₃^2-水解程度大于NH₄⁺水解程度，溶液中c （OH^-）＞c（H⁺），溶液呈碱性；
②A．溶液中铵根离子浓度大于碳酸根离子浓度，碳酸根离子水解程度大于铵根离子水解程度，所以溶液中离子浓度大小为：c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（NH₃?H₂O），故A正确；
B．溶液中存在电荷守恒为：c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2c（CO₃^2-），故错误；
C．依据溶液中物料守恒得到：c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.1mol?L^-1 ，故C正确；
D．依据溶液中物料守恒，n（N）：n（C）=2：1，结合溶液中离子种类和守恒关系得到：c（NH₄⁺）+c（NH₃?H₂O）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故D正确；
故答案为：ACD．

点评：本题考查了热化学方程式书写方法，化学平衡影响因素分析，电解质溶液中离子浓度关系的应用判断，掌握基础是关键，题目难度中等．