题目内容

9．氨基甲酸铵（NH2COONH4）是一种用途广泛的化工原料，其制备原理为：2NH3（g）+C02（g）?NH2C00NH4（s）．实验室可用如图1所示装置制备：
请回答下列问题：
（1）制备NH2COONH4的反应在一定条件下能自发进行，该反应的△H＜0（填“＞”“=”或“＜”）；要提高NH2COONH4的产率可采取的措施为增大压强、适当降低温度．
（2）装置中盛液体石蜡的鼓泡瓶作用是通过观察气泡，使气体流速均匀，调节NH3与CO2通入比例．
（3）一定条件下，在恒容密闭容器中通入体积比为2：1的NH3和CO2制备NH2COONH4固体．
①下列能说明反应达到平衡状态的是bd．
a、NH3和CO2物质的量之比为2：1
b．密闭容器中混合气体的密度不变
c、反应的焓变不变
d．固体的质量不在发生变化
②实验测得不同温度下达到平衡时气体的总浓度如表
温度（℃）20.030.040.0
平衡时气体总浓度
（×10-3mol•L-1）		3.44.86.8
30.0℃时该反应平衡常数K的计算式为$\frac{1}{（\frac{2}{3}×4.8×1{0}^{-3}）^{2}×（\frac{1}{3}×4.8×1{0}^{-3}）}$（不必计算结果）
（4）己知：NH2C00NH4+2H20?NH4HCO3+NH3•H2O．分别用三份不份不同初始浓度的NH2COONH4溶液测定不同温度下的水解反应速率，得到c（NH2COO-）随时间变化趋势如图2所示．
①15℃时，0～6min内NH2COONH4水解反应的平均速率为0.05mol/（L•min）．
②对比图中曲线a、b、c可知，水解反应速率最大的是b．

分析 （1）反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0，2NH3（g）+C02（g）?NH2C00NH4（s），要提高NH2COONH4的产率可采取的措施是改变条件促进平衡正向进行；
（2）液体石蜡鼓泡瓶的主要作用是控制反应进行程度，控制气体流速和原料气体的配比；
（3）①根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
②化学平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$，固体和纯溶剂不列入表达式中，并根据平衡数据来计算；
（4）①根据化学反应速率的公式来计算；
②由图象数据可以得出，用不同初始浓度，不同温度下的平均速率的大小来说明．

解答 解：（1）2NH3（g）+C02（g）?NH2C00NH4（s），反应的△S＜0，反应自发进行则△H-T△S＜0，△H＜0，
要提高NH2COONH4的产率，反应是气体体积减小的反应，可以增大压强，反应为放热反应，降低温度平衡正向进行，
故答案为：＜；增大压强、适当降低温度；
（2）液体石蜡鼓泡瓶的作用是控制反应进行程度，控制气体流速和原料气体的配比，通过观察气泡，使气体流速均匀，调节NH3与CO2通入比例，
故答案为：通过观察气泡，使气体流速均匀，调节NH3与CO2通入比例；
（3）①2NH3（g）+C02（g）?NH2C00NH4（s），反应为气体体积减小的放热反应，
a、NH3和CO2物质的量之比为2：1是反应比，反应过程中反应比也是2：1，不能说明反应达到平衡状态，故a错误；
b．反应前后气体体积不变，气体质量减小，当密闭容器中混合气体的密度不变说明反应达到平衡状态，故b正确；
c、反应的焓变和反应达到平衡状态无关，反应焓变与反应物和生成物能量有关，与反应过程无关，反应焓变始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故c错误；
d．固体的质量不在发生变化，说明气体物质的量不变，说明反应达到平衡状态，故d正确；
故答案为：bd；
②一定条件下，在恒容密闭容器中通入体积比为2：1的NH3和CO2制备NH2COONH4固体，30°C平衡总浓度为4.8×10-3mol/L，则NH3和浓度为4.8×10-3mol/L×$\frac{2}{3}$，CO2浓度为4.8×10-3mol/L×$\frac{1}{3}$
  2NH3（g）+C02（g）?NH2C00NH4（s），
平衡常数K=$\frac{1}{（\frac{2}{3}×4.8×1{0}^{-3}）^{2}×（\frac{1}{3}×4.8×1{0}^{-3}）}$
故答案为：$\frac{1}{（\frac{2}{3}×4.8×1{0}^{-3}）^{2}×（\frac{1}{3}×4.8×1{0}^{-3}）}$；
（4）①化学反应速率V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{2.2mol/L-1.9mol/L}{6min}$=0.05mol/（L•min），
故答案为：0.05mol/（L•min）；
②因25℃反应物起始浓度较小，但0～6min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15℃大，
故答案为：25℃反应物起始浓度较小，但0～6min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15℃大．b水解反应速率最大，
故答案为：b；

点评 本题涉及化学平衡的判断、化学平衡常数的计算、化学平衡的移动等知识，属于综合知识的考查，题目难度中等．

练习册系列答案
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13．下列说法中正确的是（　　）
A．1mol O的质量是16g•mol-1B．1mol CO2的质量是44 g•mol-1
C．氢的摩尔质量是2 g•mol-1D．Na+的摩尔质量是23 g•mol-1
14．某烧碱溶液中含有少量杂质（不与盐酸反应），现用中和滴定法测定其浓度．
（1）滴定：根据如图表示某次滴定时50mL滴定管中前后液面的位罝计算用去的标准盐酸的体枳为24.60．
（2）对下列几种假定情况进行讨论：（填“无影响”、“偏高”、“偏低”）
a．若滴定前用待测液润洗锥形瓶随，则会使测定结果无影响；
b．读数时，若滴定前仰视，滴定后俯视．则会使测定结果偏低．
11．下列反应的离子方程式中正确的是（　　）
A．Fe2（SO4）3和 Ba（OH）2溶液反应的离子方程式：Fe3++SO42-+Ba2++3OH-═Fe（OH）3↓+BaSO4↓
B．碳酸钡加入稀硫酸：BaCO3+2H+═Ba2++H2O+CO2↑
C．向碳酸氢钙溶液中加入过量氢氧化钠：Ca2++2HCO3-+2OH-═CaCO3↓+2H2O+CO32-
D．等物质的量的MgCl2、Ba（OH）2和 HC1溶液混合：Mg2++2OH-═Mg（OH）2↓
4．CO2和CH4均为温室气体，研究它们具有重要的意义．
（1）已知CH4、H2、CO的燃烧热△H分别为-890.3kJ/mol、-285.8kJ/mol、-283.0kJ/mol则CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）△H=+247.3kJ/mol．
（2）以CO2和NH3为原料合成尿素是研究CO2的成功范例．在尿素合成塔中反应如下：2NH3（g）+CO2（g）?CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H=-86.98kJ/mol反应中影响CO2平衡转化率的因素很多，如图为特定条件下，不同水碳比$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（C{O}_{2}）}$和温度对CO2平衡转化率的影响曲线．
①为提高CO2的转化率，生产中除控制温度外，还可采取的措施有增大压强、降低水碳比
②当温度高于190℃，CO2平衡转化率出现如图所示的变化趋势，其原因是温度高于190℃时，因为反应Ⅲ是放热反应，温度升高平衡向逆方向进行，CO2的平衡转化率降低
（3）向1.0L的密闭容器中通入0.2mol NH3和0.1mol CO2，在一定的温度下，发生反应2NH3（g）+CO2（g）?CO（NH2）2（s）+H2O（g），反应时间与气体总压强p的数据如下表：
时间/min010203040506580100
总压强p/100kPa9.537.856.375.785.244.934.674.454.45
用起始压强和总压强计算平衡时NH3 的转化率为80%，0-80min内CO2的平均反应速率是0.001mol/（L•min）．
（4）氨基甲酸铵NH2COONH4极易水解成碳酸铵，酸性条件水解更彻底．将氨基甲酸铵粉末逐渐加入1L0.1mol/L的盐酸溶液中直到pH=7（室温下，忽略溶液体积变化），共用去0.052mol氨基甲酸铵，此时溶液中几乎不含碳元素．此时溶液中c（NH4+）=0.1mol/L；NH4+水解平衡常数值为4×10-9．
14．工业制硫酸的过程中利用反应2SO2（g）+O2（g）$?_{△}^{催化剂}$2SO3（g）；△H＜0，将SO2转化为SO3，尾气SO2可用NaOH溶液进行吸收．请回答下列问题：
（1）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO2和1mol O2发生反应，则下列说法正确的是DE
A．若反应速率v（SO2）﹦v（SO3），则可以说明该可逆反应已达到平衡状态
B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N2，化学反应速率加快
C．平衡后仅增大反应物浓度，则平衡一定右移，各反应物的转化率一定都增大
D．平衡后移动活塞压缩气体，平衡时SO2、O2的百分含量减小，SO3的百分含量增大
E．保持温度和容器体积不变，平衡后再充入2mol SO3，再次平衡时SO2的百分含量比原平衡时SO2的百分含量小
F．平衡后升高温度，平衡常数K增大
（2）将一定量的SO2（g）和O2（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应得到如表中的两组数据：
实验编号温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/min
SO2O2SO2O2
1T142x0.86
2T2420.4y9
①实验1从开始到反应达到化学平衡时，v（SO2）表示的反应速率为0.2 mol•L-1•min-1；
②T1＞T2，（选填“＞”、“＜”或“=”），实验2中达平衡时 O2的转化率为90%；
（3）尾气SO2用NaOH溶液吸收后会生成Na2SO3．现有常温下0.1mol/L Na2SO3溶液，实验测定其pH约为8，完成下列问题：
①用离子方程式表示该溶液呈碱性的原因：SO32-+H2O?HSO3-+OH-；
②该溶液中c（OH-）=c（H+）+c（HSO3-）+2c（H2SO3）（用溶液中所含微粒的浓度表示）．
（4）如果用含等物质的量溶质的下列各溶液分别来吸收SO2，则理论吸收量由多到少的顺序是B＞C=D＞A
A．Na2CO3        B．Ba（NO3）2            C．Na2S                  D．酸性KMnO4．
1．某研究性学习小组学习了工业“侯氏制碱法”的原理后：
【提出问题】能否在实验室模拟“侯氏制碱法”中制取NaHCO3的过程呢？
【实验原理】写出候氏制碱法反应的化学方程式NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl．
【实验验证】如图是该学习小组进行模拟实验时所用到的部分主要装置．回答下列问题：

（1）检验A装置气密性的方法是：塞紧带长颈漏斗的橡胶塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于试管内的水面，停止加水后，若长颈漏斗中注入水，漏斗中与试管中的液（水）面差保持不再变化或漏斗中的液（水）面不再下降，说明装置不漏气．
（2）D是连接在装置A与装置C之间的气体净化装置，D的作用是除去HCl气体．
（3）实验时先向饱和NaCl溶液中通入气体的先后顺序先向饱和NaCl溶液中通入较多的NH3，再通入足量的CO2．
（4）用过滤的方法将生成的NaHCO3晶体从混合物中分离出来．如果要制得纯碱，还需发生的反应是（写出反应的化学方程式）：2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O+CO2↑．
【得出结论】利用“侯氏制碱法”在实验室可以制取NaHCO3．
18．对下列实验过程的评价，正确的是（　　）
A．验证烧碱溶液中是否含有Cl-，先加稀硝酸除去OH-，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀，证明含有Cl-
B．某溶液中先滴加稀硝酸酸化，再滴加几滴Ba（NO3）2溶液，生成白色沉淀，证明一定含有SO42-
C．某无色溶液滴入紫色石蕊试液显红色，该溶液一定显碱性
D．某固体中加入稀盐酸，产生了无色气体，证明该固体中一定含有碳酸盐
19．下列反应能用H++OH-=H2O表示的是（　　）
A．氢氧化铜和稀盐酸B．Ba（OH）2溶液滴入稀硫酸中
C．澄清的石灰水和稀硝酸反应D．醋酸和氢氧化钠反应

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