Question

 (一) 尿素又稱碳酰胺，是含氮量最高的氮肥，工業(yè)上利用二氧化碳和氨氣在一定條件下合成尿素。其反應(yīng)分為如下兩步：
第一步：2NH3(l)＋CO2(g) H2NCOONH4(氨基甲酸銨) (l)   △H1= —330.0 kJ·mol－1
第二步：H2NCOONH4(l) H2O(l)＋H2NCONH2(l)          △H2= + 226.3 kJ·mol－1
某實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件，在一體積為0.5 m3 密閉容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)中各組分的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如下圖所示：
         
①已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定，則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第      步反應(yīng)決定。
②反應(yīng)進(jìn)行到10 min時(shí)測(cè)得CO2的物質(zhì)的量如上圖所示，則用CO2表示的第一步反應(yīng)的速率v(CO2)＝                       mol/(L·min)。
③當(dāng)反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡，若在恒溫、恒容下再充入一定量氣體He，則CO(NH2)2(l)的質(zhì)量_________(填“增加”、“減小”或“不變”)。
(二)氨是制備尿素的原料，NH3、N2H4等在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
   氨氣溶于水得到氨水，在25℃下，將amol/L的氨水與bmol/L的硫酸以3∶2體積比混合反應(yīng)后溶液呈中性。用含a和b的代數(shù)式表示出氨水的電離平衡常數(shù)為_________。
(三)氫氣是合成氨的原料�！皻淠堋睂⑹俏磥�(lái)最理想的新能源。
(1)在25℃,101KPa條件下，1 g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出142.9kJ熱量，則表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為                                      。
(2)氫氣通常用生產(chǎn)水煤氣的方法制得。其中C(s)+ H2O(g)CO(g)+H2(g)，在850℃時(shí)平衡常數(shù)K=1。若向1升的恒定密閉真空容器中同時(shí)加入x mol C和6.0mol H2O。
①當(dāng)加熱到850℃反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志有______________ 。
A．容器內(nèi)的壓強(qiáng)不變         B．消耗水蒸氣的物質(zhì)的量與生成CO的物質(zhì)的量相等 
C．混合氣的密度不變         D．單位時(shí)間有n個(gè)H-O鍵斷裂的同時(shí)有n個(gè)H-H鍵斷裂
②x應(yīng)滿足的條件是                  。
(四)CO2是合成尿素的原料，但水泥廠生產(chǎn)時(shí)卻排放出大量的CO2。華盛頓大學(xué)的研究人員研究出一種方法，可實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)時(shí)CO2零排放，其基本原理如圖所示：
           
(1)上述生產(chǎn)過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化方式是                                       。
(2)上述電解反應(yīng)在溫度小于900℃時(shí)進(jìn)行碳酸鈣先分解為CaO和CO2，電解質(zhì)為熔融碳酸鈉，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為              ，陰極的電極反應(yīng)式為              。

Answer 1

【知識(shí)點(diǎn)】化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、電離平衡、熱化學(xué)方程式書寫、電化學(xué)基礎(chǔ)

【答案解析】(15分) (一) ① 二  (1分)； ② 1.5×10—4 （2分）③ 不變(1分)

(二) mol/L  (3分)

(三)(1) H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)  △H=-285.8kJ/mol（2分）

(2) ① A、C（2分）   ② x＞2（1分）

(四）(1)太陽(yáng)能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能（1分）

(2) 2CO32－－4e－=2CO2↑+O2↑（1分）；  3CO2+4e－=C+2CO32－（1分）

 解析：(一) ①通過(guò)各組分的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化圖所示，第二步反應(yīng)慢，所以合成尿素總反應(yīng)的快慢由第二步反應(yīng)決定；

②容器體積是0.5 m3 =500L，反應(yīng)進(jìn)行到10 min時(shí)用CO2表示的第一步反應(yīng)的速率v(CO2)＝（1-0.25）mol÷500L÷10min= 1.5×10—4mol/(L·min)；

③在恒溫、恒容下再充入一定量氣體He，各組分濃度不變，平衡不移動(dòng)，則CO(NH2)2(l)的質(zhì)量不變。

（二）在25℃下，將amol/L的氨水與bmol/L的硫酸以3∶2體積比（設(shè)體積分別是3L和2L）混合反應(yīng)后溶液呈中性，此時(shí)溶液中的溶質(zhì)是 (NH4)2SO4和NH3·H2O的混合液，物質(zhì)的量分別是2bmol和(3a-4b)mol，溶液中C（NH4+）=4b/5 mol/L，C（OH-）=10—7 mol/L，C（NH3·H2O）=(3a-4b)/5 mol/L；代入電離平衡常數(shù)K= C（NH4+）·C（OH-）/ C（NH3·H2O）=mol/L。

(三) (1) 燃燒熱是指在25℃,101KPa條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物放出的熱量，1 g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出142.9kJ熱量，1mol氫氣放熱285.8kJ，則氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式為：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)  △H=-285.8kJ/mol

(2)①A、反應(yīng)是非等體的，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不變表明達(dá)平衡，故A正確； B、消耗水蒸氣與生成CO都是正反應(yīng)方向，不能判定是否平衡，故B錯(cuò)誤；C、混合氣質(zhì)量不再守恒，體積恒定，當(dāng)混合氣的密度不變時(shí)表明達(dá)平衡 ，故C正確； D．單位時(shí)間有2n個(gè)H-O鍵斷裂的同時(shí)有n個(gè)H-H鍵斷裂時(shí)才平衡，故D錯(cuò)誤；
②運(yùn)用“三段式”進(jìn)行計(jì)算分析：

C(s)+ H2O(g)CO(g)+H2(g)

C（始）（mol/L） x     6         0     0

C（變）（mol/L） a     a         a     a

C（平）（mol/L）      6-a        a     a

K=C(CO)·C(H2)/C(H2O)=a2/(6-a)=1   得a=2

所以x＞2

(四）(1)由圖示可以看出生產(chǎn)過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化方式是太陽(yáng)能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；

(2)電解質(zhì)為熔融碳酸鈉，則陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子，電極反應(yīng)式為：2CO32－－4e－=2CO2↑+O2↑；，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：3CO2+4e－=C+2CO32－。

【思路點(diǎn)撥】本題綜合考查了熱化學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)平衡問(wèn)題，為高頻考點(diǎn)，注意化學(xué)平衡的影響因素以及移動(dòng)，燃燒熱的熱化學(xué)方程式書寫時(shí)注意聚集狀態(tài)、計(jì)量數(shù)等。難度中等。