尿素(H2NCONH2)是有機態(tài)氮肥,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著非常重要的作用。
(1)工業(yè)上合成尿素的反應分兩步進行:
第一步:2NH3(l)+CO2H2NCOONH4(氨基甲酸銨)(l) △H1
第二步:H2NCOONH4 (l) H2O+ H2NCONH2(l) △H2
某化學學習小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件,在體積為1 L的密閉容器中投入4 mol NH3和1 mol CO2,實驗測得反應中各組分的物質(zhì)的量隨時間的變化如下圖I所示。
已知總反應的快慢是由較慢的一步反應決定的。則合成尿素總反應的快慢由第______步反應決定, 總反應進行到______min時到達平衡。
②第二步反應的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如上右圖II所示,則ΔH2______0(填“>”、“<”或“=”。)
(2)該小組將一定量純凈的氨基甲酸銨置于特制的密閉真空容器中(假設容器體積不變, 固體試樣體積忽略不計),在恒定溫度下使其達到分解平衡:。實驗測得不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列于下表:
溫度/℃ |
15.0 |
20.0 |
25.0 |
30.0 |
35.0 |
平衡總壓強/Kpa |
5.7 |
8.3 |
12.0 |
17.1 |
24.0 |
平衡氣體總濃度/10-3mol/L |
2.4 |
3.4 |
4.8 |
6.8 |
9.4 |
①可以判斷該分解反應已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài)的標志是____________。
A.2V(NH3)=V(CO2) B.密閉容器中總壓強不變
C.密閉容器中混合氣體的密度不變 D.密閉容器中氨氣的體積分數(shù)不變
②根據(jù)表中數(shù)據(jù),計算25.0°C時該分解反應的平衡常數(shù)為______(保留小數(shù)點后一位)。
(3)已知:
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+180.6KJ/mol
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H2=-92.4KJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-483.6KJ/mol
則4NO(g)+4NH3(g) +O2(g)= 4N2(g)+6 H2O(g)的△H=___kJ • mol-1。
(4)尿素燃料電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。其工作時 負極電極反應式可表示為______。
(1)① 二;55 ② > (2)① BC ② 1.6×10-3mol3L-3 (3)-1627.2 kJ•mol-1
(4)CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+
【解析】
試題分析:(1)①總反應的快慢是由較慢的一步反應決定的,由圖像看到隨著時間遞增,尿素慢慢增加;所以反應由第二步?jīng)Q定;在55min時,尿素不再增加達到平衡。②對于吸熱反應,隨著溫度的升高,K增大,所以ΔH2 >0. (2)①A、2V(NH3)=V(CO2)不符合速率之比等于方程系數(shù)之比,故A錯誤;B、物質(zhì)的量不再發(fā)生變化時,壓強也不變化,故B正確;C、氨基甲酸銨是固體,當它不再分解時,氣體質(zhì)量不再增加,密閉容器體積一定,密度不再改變,達到平衡,故C正確;D氨氣和二氧化碳的比例一直不變,故D錯誤。②根據(jù)表中數(shù)據(jù),25°C氣體總濃度是4.8×10-3mol/L,氨氣和二氧化碳的體積比為1:2,結(jié)合平衡常數(shù)公式計算可得結(jié)果為1.6×103mol3L-3 (3)依據(jù)蓋斯定律知:△H=-2△H1-2△H2+3△H3帶入數(shù)據(jù)計算即得結(jié)果-1627.2 kJ•mol-1;(4)依據(jù)尿素燃料電池結(jié)構(gòu),尿素在負極發(fā)生氧化反應失電子生成二氧化碳和氮氣,氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應生成氫氧根離子,酸性介質(zhì)中實際生成水,正極電極反應為O2+4H++4e-=2H2O,負極電極反應為:CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2↑+N2↑+6H+
考點:用蓋斯定理進行反應熱的計算;化學反應平衡常數(shù)的含義;化學平衡的影響因素
科目:高中化學 來源: 題型:
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