摘要: (2013·南师附中等五校联考)尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥.在工农业生产中有着非常重要的地位. (1) 工业上合成尿素的反应如下: 2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+H2NCONH2(l) ΔH=-103.7kJ·mol-1 下列措施中有利于提高尿素产率的是 . A. 采用高温 B. 采用高压 C. 寻找更高效的催化剂 (2) 合成尿素的反应在进行时分为如下两步: 第一步:2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4 ΔH1 第二步:H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l) ΔH2 某实验小组模拟工业上合成尿素的条件.在一体积为0.5 L的密闭容器中投入4 mol氨气和1mol二氧化碳.实验测得反应中各组分随时间的变化如图1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.总反应进行到 min时达到平衡. ②第二步反应的平衡常数K随温度的变化如图2所示.则ΔH2 (填“> .“< 或“= )0. 图1 图2 ③已知:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.6kJ·mol-1 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1 2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1 则4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH= kJ·mol-1. (3) 尿素燃料电池结构如图3所示.其工作时负极的电极反应式为 . 图3

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(2013?日照一模)人工固氮是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程.
I.最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实验氮的固定一电解法合成氨,大大提高了氮气和氢气的转化率.
总反应式为:N2(g)+3H2(g)
通电
一定条件
2NH3(g)
则在电解法合成氨的过程中,应将H2不断地通入
阳
阳
极(填“阴”或“阳”);向另一电极通入N2,该电极的反应式为
N2+6H++6e-=2NH3
N2+6H++6e-=2NH3
.
II.据报道,在一定条件下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,主要产物为NH3,相应的反应方程式为:2N2(g)+6H2O(g)═4NH3(g)+3O2(g),△H=Q.
(1)上述反应的平衡常数表达式为
c4(NH3)?c3(O2)
c2(N2)?c6(H2O)
c4(NH3)?c3(O2)
c2(N2)?c6(H2O)
.
(2)取五份等体积N2和H2O的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入体积相同的恒玉密闭容器中,在温度不相同的情况下发生反应,反应相同时间后,测得氮气的体积分数φ(N2)与反应温度T的关系曲线如图(1)所示,则上述反应的Q
>
>
0(填“>”、“<”或“=”).
(3)若上述反应在有人化剂的情况下发生,则如图(2)所示的a、b、c、d四条曲线中,能表示反应体系能量变化的是
d
d
(选填字母代号),图(2)中△H的绝对值为1530kJ?mol-1.
III.目前工业合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-93.0kJ?mol-1.
回答下列问题:
(1)结合II中的数据,则:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的△H=
-570kJ?mol-1
-570kJ?mol-1
.

(2)在一定温度下,将1mol N2和3mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应,达到平衡状态时,测得气体总物质的量为2.8mol.
①达平衡时,H2的转化率α1=
60%
60%
.
②在相同条件下,若起始时只将NH3置于该容器中,达到平衡状态时NH3的转化率为α2,当α1+α2=1时,则起始时NH3的物质的量n(NH3)
2
2
mol.
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