Question

(15分）(一）尿素又称碳酰胺，是含氮量最高的氮肥，工业上利用二氧化碳和氨气在一定条件下合成尿素。其反应分为如下两步：

第一步：2NH3(l)＋CO2(g) H2NCOONH4(氨基甲酸铵) (l) △H1= -330.0 kJ·mol－1

第二步：H2NCOONH4(l) H2O(l)＋H2NCONH2(l) △H2= + 226.3 kJ·mol－1

某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 m3 密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第 步反应决定。

②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量如上图所示，则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)＝ mol/(L·min)。

③当反应在一定条件下达到平衡，若在恒温、恒容下再充入一定量气体He，则CO(NH2)2(l)的质量_______(填“增加”、“减小”或“不变”)。

（二）氨是制备尿素的原料，氨气溶于水得到氨水，在25℃下，将a mol/L的氨水与b mol/L的硫酸以3∶2体积比混合反应后溶液呈中性。用含a和b的代数式表示出氨水的电离平衡常数为_________。此溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_________。

（三）氢气是合成氨的原料。“氢能”将是未来最理想的新能源。

（1）在25℃,101KPa条件下，1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9kJ热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为 。

（2）氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中C(s)+ H2O(g) CO(g)+H2(g)，在850℃时平衡常数K=1。若向1升的恒定密闭真空容器中同时加入x mol C和6.0mol H2O。

①当加热到850℃反应达到平衡的标志有______________ 。

A．容器内的压强不变

B．消耗水蒸气的物质的量与生成CO的物质的量相等

C．混合气的密度不变

D．单位时间有n个H—O键断裂的同时有n个H—H键断裂

②x应满足的条件是 。

Answer 1

（15分，第（一）问①1分，其余每空2分）

（一）①二 ②1.5×10-4 ③不变

（二） c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＝c(OH-)

（三）（1）H2(g) +O2(g)＝H2O（l） △H＝-285.8 KJ/mol

（2）①AC ②x＞2

【解析】

试题分析：（一）①通过各组分的物质的量随时间变化关系图可知第二步反应较慢，总反应的反映速率由第二步决定；②V=0.50m3=500L，反应进行到10 min时测得CO2的物质的量是0.25mol，所以用CO2表示反应速率是V(CO2)=(1-0.25)mol÷500L÷10min=1. 5×10-4mol/(Lmin)；③当反应在一定条件下达到平衡，若在恒温、恒容下再充入一定量气体He，气体的浓度不变，则平衡不发生移动，CO(NH2)2(l)的质量不变；（二）氨是制备尿素的原料，氨气溶于水得到氨水，在25℃下，将a mol/L的氨水与b mol/L的硫酸以3∶2体积比混合反应后溶液呈中性。n(NH3)=3amol；n(H+)=4bmol；NH3+H+=NH4+；根据电荷守恒可得n(H+)+n(NH4+)=n(OH-)+2n(SO42-),由于混合反应后溶液呈中性所以n(H+)= n(OH-)。故n(NH4+)= 2n(SO42-)=2×2b=4bmol；c(NH4+)=4bmol则在溶液中用含a和b的代数式表示出氨水的电离平衡常数为K=[(4b÷5)mol/L ×10-7mol/L]÷[(3a-4b) ÷5 mol/L]=4b×10-7/(3-4b)mol/L。此溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＝c(OH-)；（三）（1）在25℃,101KPa条件下，1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9kJ热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g) +O2(g)＝H2O（l）△H＝-285.8 KJ/mol；（2）氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中C(s)+ H2O(g) CO(g)+H2(g)，在850℃时平衡常数K=1。若向1升的恒定密闭真空容器中同时加入x mol C和6.0mol H2O。①A．由于该反应是反应前后气体体积不等的反应，若前后气体容器内的压强不变，则气体的物质的量不变，反应达到平衡，正确； B．在任何时刻都存在消耗水蒸气的物质的量与生成CO的物质的量相等 ，因此不能作为判断平衡的标志，错误；C．由于该反应是反应前后气体的质量改变的反应，若气体的混合气的密度不变，则反应处于平衡状态，正确；D．单位时间有2n个H—O键断裂的同时有n个H—H键断裂，则反应处于平衡状态，现在单位时间有n个H—O键断裂的同时有n个H—H键断裂，反应未达到平衡状态，错误；②运用三段式处理。假设反应过程中H2O 改变的浓度是amol/L，则产生的CO、H2的浓度也是amol/L，平衡时H2O的浓度是（6-a）mol/L，K=c(CO)c(H2)÷c(H2O)=a2÷（6-a）=1,解得a=2,由于可逆反应反应物不能完全转化为生成物，所以x应满足的条件是x＞2。

考点：考查化学反应速率的计算、弱电解质电离平衡常数的计算、微粒浓度的大小比较、热化学方程式的书写、平衡状态的判断、物质的加入量的计算的知识。