Question

【題目】“一碳化學(xué)”是指以含一個(gè)碳原子的化合物（如：CO2、CO、CH4、CH3OH等）為初始反應(yīng)物，合成一系列重要的化工原料和燃料的化學(xué)。以CO2和NH3為原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反應(yīng)可表示如下：

反應(yīng)I：2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) △H1=-159.47kJ/mol K1

反應(yīng)II：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2=+72.49kJ/mol K2

總反應(yīng)：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H3 K3

請(qǐng)回答：

（1）①總反應(yīng)的△H3=_______kJ/mol。該熱化學(xué)方程式的平衡常數(shù)K3=______(用K1、K2表示)。

②一定溫度下，在體積固定的密閉容器中按計(jì)量比進(jìn)行反應(yīng)I，下列不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是_____________。

A．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化

B．容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)不再變化

C．2V正(NH3)=V逆(CO2)

D．容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化

③環(huán)境為真空時(shí)，在一敞開容器（非密閉容器）中加入NH2COONH4固體，足夠長(zhǎng)時(shí)間后，反應(yīng)是否建立平衡狀態(tài)? ___________（填“是”或“否”）。

（2）在體積可變的恒壓 (P總) 密閉容器中充入1 mol CO2 與足量的碳，讓其發(fā)生反應(yīng)：C(s)+ CO2(g)2CO(g) △H>0。平衡時(shí)，體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如下圖所示。

①T℃時(shí)，達(dá)平衡后向容器中若充入稀有氣體，v(正)___v(逆) (填“>”“<”或“=”)；若充入等體積的CO2 和CO，平衡________移動(dòng)(填“正向”“逆向”或“不”)。

②650℃，CO2 的轉(zhuǎn)化率為_____________。

③已知：氣體分壓(P分)=氣體總壓×體積分?jǐn)?shù)。用平衡分壓代替平衡濃度表示平衡常數(shù)，925℃時(shí)，Kp=_____________ (用含P總的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】-86.98K1·K2AC否 ＞不25%23.04P總

【解析】

(1)反應(yīng)Ⅰ：2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s)△H1=-159.47kJmol-1 K1，反應(yīng)Ⅱ：NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJmol-1 K2，蓋斯定律計(jì)算Ⅰ+Ⅱ得到總反應(yīng)Ⅲ：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3=-159.47kJmol-1+(+72.49kJmol-1)=-86.98kJ/mol，K3= K1·K2，故答案為：-86.98kJ/mol；K1·K2；

②A．反應(yīng)I中反應(yīng)物為氣體，生成全部為固體，所以在反應(yīng)前后，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變，所以不能作為平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志，故A錯(cuò)誤；B．反應(yīng)I中，氣體的物質(zhì)的量減小，所以反應(yīng)的壓強(qiáng)減小，所以容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)不再變化時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故B正確；C．反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí)v正( NH3)=2v逆(CO2)，故C錯(cuò)誤；D．反應(yīng)I中，容器體積不變，氣體質(zhì)量減小，所以當(dāng)容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故D正確；故答案為：AC；

③環(huán)境為真空時(shí)，在一敞開容器(非密閉容器)中加入NH2COONH4固體，足夠長(zhǎng)時(shí)間后，反應(yīng)不能建立平衡狀態(tài)，故答案為：否；

(2)①T℃時(shí)，在容器中若充入稀有氣體，容器的體積增大，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，v(正)＞v(逆)；T℃時(shí)，平衡是二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為50%，此時(shí)若充入等體積的CO2和CO，二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為50%，處于平衡狀態(tài)，平衡不移動(dòng)，故答案為：＞；不；

②650℃，平衡時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)為40%，設(shè)二氧化碳轉(zhuǎn)化率為x，則參加反應(yīng)的n(CO2)=1mol×x=xmol，

可逆反應(yīng)C(s)+CO2(g) 2CO(g)

開始(mol) 1 0

反應(yīng)(mol) x 2x

某點(diǎn)(mol) 1-x 2x

相同條件下氣體的體積分?jǐn)?shù)等于其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，CO體積分?jǐn)?shù)40%=，解得x=25%，故答案為：25%；

③用平衡濃度表示該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=，所以若用平衡分壓代替平衡濃度表示平衡常數(shù)的表達(dá)式為Kp=；由圖可得，925℃時(shí)CO體積分?jǐn)?shù)為96%，分壓為96%×P總，CO2體積分?jǐn)?shù)為4%，分壓為4%×P總==23.04 P總，故答案為：23.04 P總。