Question

7．二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源，以CO₂和NH₃为原料合成尿素是固定和利用CO₂的成功范例，在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：
反应Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H₁=akJ•mol^-1
反应Ⅱ：NH₂COONH₄（s）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₂=+72.49kJ•mol^-1
总反应：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₃=-86.98kJ•mol^-1
请回答下列问题：
（1）反应Ⅰ的△H₁=-159.47kJ•mol^-1（用具体数据表示）．
（2）反应Ⅱ的△S＞（填“＞”或“＜”）0，一般在高温（填“高温”或“低温”）情况下有利于该反应的进行．
（3）一定温度下在体积为VL的容器中进行反应Ⅰ，下列能说明反应达到平衡状态的是BD（填字母序号）．
A．混合气体的平均相对分子质量不再变化
B．容器内气体总压强不再变化
C.2v_正（NH₃）=v_逆（CO₂）
D．容器内混合气体的密度不再变化．

Answer 1

分析 （1）反应Ⅰ的热化学方程式可以依据反应Ⅱ、Ⅲ热化学方程式计算得到，同时得到反应的焓变；
（2）反应Ⅱ：NH₂COONH₄（s）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₂=+72.49kJ•mol^-1是气体探究增大的吸热反应，熵变△S＞0，焓变△H＞0，反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0；
（3）反应Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H₁=akJ•mol^-1是气体体积减小的放热反应，当反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等（同种物质），各物质的浓度、含量不再改变，以及由此衍生的一些物理量也不变，以此进行判断．

解答 解：（1）反应Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H₁=akJ•mol^-1
反应Ⅱ：NH₂COONH₄（s）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₂=+72.49kJ•mol^-1
总反应Ⅲ：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₃=-86.98kJ•mol^-1
依据盖斯定律计算反应Ⅰ+反应Ⅱ得到：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₃=akJ•mol^-1+72.49kJ•mol^-1=-86.98kJ•mol^-1
a=-159.47akJ•mol^-1，
故答案为：159.47；
（2）反应Ⅱ：NH₂COONH₄（s）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₂=+72.49kJ•mol^-1是气体探究增大的吸热反应，熵变△S＞0，焓变△H＞0，反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0，则满足此关系应是高温条件下，反应自发进行，
故答案为：＞，高温；
（3）反应Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H₁=akJ•mol^-1是气体体积减小的放热反应，
A．反应物是气体，生成物是固体，混合气体的平均相对分子质量始终不变，混合气体的平均相对分子质量不再变化不能说明反应达到平衡状态，故A错误；
B．反应前后气体体积减小，容器内气体总压强不再变化水泥反应达到平衡状态，故B正确；
C．反应速率之比等于化学方程式计量数之比为正反应速率之比，v_正（NH₃）=2v_逆（CO₂）说明二氧化碳正逆反应速率相同，但2v_正（NH₃）=v_逆（CO₂）不能说明反应中正逆反应速率相同，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D．容器内混合气体质量变化，体积不变，当容器中混合气体的密度不再变化说明反应达到平衡状态，故D正确，
故答案为：BD．

点评 本题考查了热化学方程式书写，反应自发进行的判断依据，化学平衡的标志判断，掌握基础是解题关键，题目难度中等．