Question

11．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所示．CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO（g）和H₂（g）的热化学方程式为CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1kJ•mol^-1．

（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B．（填字母）
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4molNH₃和2molCO₂，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2500 L²•mol^-2．
（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℃）如表：现有常温下0.1mol•L^-1的（NH₄）₂CO₃溶液，

弱电解质	H2CO3	NH3•H2O
Ka1	4.30×10-7	1.77×10-5
Ka2	5.61×10-11

①你认为该溶液呈碱（填“酸”、“中”或“碱”性）．
②就该溶液中粒子之间有下列关系式，你认为其中不正确的是B．
A．c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（NH₃•H₃O）    
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

分析 （1）由图可得热化学方程式：①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-282KJ/mol
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol
根据盖斯定律，①-③×3-②得到：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）；
（2）吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，用使平衡逆向移动，正反应为气体体积减小的放热反应，在高温、低压下有利于平均逆向进行；
（3）某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4molNH₃和2molCO₂，该反应进行到40s时达到平衡，此时CO₂的转化率为50%，转化的二氧化碳为1mol，则：
           2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）
起始量（mol）：4         2                      0
变化量（mol）：2         1                      1
平衡量（mol）：2         1                      1
再根据K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）×c（C{O}_{2}）}$计算平衡常数；
（4）①电离平衡常数NH₃•H₂O＞H₂CO₃＞HCO₃^-，水解程度NH₄⁺＜HCO^3-＜CO₃^2-，常温下0.1mol•L^-1的（NH₄）₂CO₃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；
B．根据电荷守恒判断；
C．根据物料守恒判断；
D．溶液中物料守恒：n（N）：n（C）=2：1．

解答 解：（1）由图可得热化学方程式：①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-282KJ/mol
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol
根据盖斯定律，①-③×3-②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，用使平衡逆向移动，正反应为气体体积减小的放热反应，在高温、低压下有利于平均逆向进行，
故选：B；
（3）某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4molNH₃和2molCO₂，该反应进行到40s时达到平衡，此时CO₂的转化率为50%，转化的二氧化碳为1mol，则：
           2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）
起始量（mol）：4        2                       0
变化量（mol）：2        1                       1
平衡量（mol）：2        1                       1
则平衡常数K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）×c（C{O}_{2}）}$=$\frac{\frac{1}{100}}{（\frac{2}{100}）^{2}×\frac{1}{100}}$=2500L²•mol^-2，
故答案为：2500 L²•mol^-2；
（4）①电离平衡常数NH₃•H₂O＞H₂CO₃＞HCO₃^-，水解程度NH₄⁺＜HCO^3-＜CO₃^2-，常温下0.1mol•L^-1的（NH₄）₂CO₃溶液呈碱性，
故答案为：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B错误；
C．由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．由溶液中物料守恒，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：B．

点评 本题考查了热化学方程式书写、化学平衡影响因素、平衡常数、离子浓度比较等，是对学生综合能力的考查，（4）中离子浓度比较中注意对物料守恒的理解，题目难度中等．