Question

13．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图1所示．

反应①②③均为放热反应（填“吸热”或“放热”）．
（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）．为进一步提高CO₂
的平衡转化率，下列措施中能达到目的是AB．
A．增大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
（3）尿素在农业生产中起重要作用，其合成过程分两步进行：
2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（l）△H=-117kJ•mol^-1
NH₂COONH₄（l）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=+15kJ•mol^-1
①第一步反应在11.1Mpa、160℃的条件下反应较快，转化率也较高，第二步反应在相同条件下反应速率较慢，转化率也较低．因此，总反应的反应速率和转化率主要取决于第二步．（填“第一步”或“第二步”）
②对于第一步反应，不能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是AD（填字母）．
A．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化       B．υ（NH₃）_正=2υ（CO₂）_逆
C．恒容容器中气体的密度不随时间变化而变化      D．容器中各物质总质量不随时间变化而变化
③第一步反应生成了1mol氨基甲酸铵，再发生第二步反应时的转化率与温度、压强的关系如图2所示：
在180℃的条件下，P₂＞P₃（填“＞”、“＜”或“=”，下同）；化学平衡常数K₁=K₂．

Answer 1

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；
（2）A．提高NH₃的浓度，平衡正向移动；
B．正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动；
C．尿素为液体，及时转移生成的尿素，不影响平衡移动；
D．使用更高效的催化剂，加快反应速率，不影响平衡移动；
（3）①总反应的反应速率和转化率主要取决于飞乐速率慢的；
②判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是正逆反应速率相同，各组分浓度保持不变；
③图象分析可知，180°C，P₃条件下氨基甲酸铵转化率大于P₂，依据反应特征是气体体积增大的反应，压强越大平衡逆向进行；平衡常数岁温度变化，不随浓度，压强变化．

解答 解：（1）反应①②③，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；
故答案为：放热；
（2）A．提高NH₃的浓度，平衡正向移动，CO₂的平衡转化率增大，故A正确；
B．增大压强，平衡正向移动，CO₂的平衡转化率增大，故B正确；
C．尿素为液体，及时转移生成的尿素，不影响平衡移动，CO₂的平衡转化率不变，故C错误；
D．使用更高效的催化剂，缩短到达平衡时间，不影响平衡移动，CO₂的平衡转化率不变，故D错误，
故答案为：AB；
（3）①第一步反应在11.1Mpa、160℃的条件下反应较快，转化率也较高，第二步反应在相同条件下反应速率较慢，转化率也较低，总反应的反应速率和转化率主要取决于第二步；
故答案为：第二步；
②对于第一步反应，2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（l）△H=-117kJ•mol^-1，能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是正逆反应速率相同，各组分浓度保持不变；
A．反应前后气体质量变化，物质的量变化，所以容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，证明反应达到平衡状态，故A正确；
B．依据反应速率之比等于化学方程式计量数之比，表示的是正反应速率之比，υ_正（NH₃）=2υ_逆（CO₂），说明二氧化碳正反应速率和你反应速率相同，选项中错误，故B错误；
C．反应生成液体，气体质量变化，体积变化，容器中气体的密度不随时间而变化，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D．NH₂COONH₄（l）是液体，密闭容器中容器中的总质量守恒，容器中总质量不随时间而变化，能说明反应达到平衡状态，故D正确；
故答案为：AD；
③NH₂COONH₄（l）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=+15kJ•mol^-1在180°C的条件下，P₃条件下氨基甲酸铵转化率大于P₂，说明压强越小，平衡越想气体体积增大的分析进行，所以转化率越大，证明P₂＞P₃；平衡常数随温度变化，不随压强浓度变化，所以化学平衡常数K₁=K₂；
故答案为：＞；=．

点评 本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用、化学平衡影响因素分析、平衡常数的应用，图象分析是解题关键，题目难度中等，侧重于学生的分析能力和对基础知识的应用能力的考查．