Question

11．氨是最重要的化工產(chǎn)品之一．
（1）合成氨用的氫氣可以甲烷為原料制得：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）．有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖所示．CH₄（g）與H₂O（g）反應(yīng)生成CO（g）和H₂（g）的熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1kJ•mol^-1．

（2）CO對合成氨的催化劑有毒害作用，常用乙酸二氨合銅（Ⅰ）溶液來吸收原料氣中CO，其反應(yīng)原理為[Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO•CO（l）△H＜0．吸收CO后的乙酸銅氨液經(jīng)過適當處理后又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，再生的適宜條件是B．（填字母）
A．高溫、高壓       B．高溫、低壓        C．低溫、低壓          D．低溫、高壓
（3）用氨氣制取尿素[CO（NH₂）₂]的反應(yīng)為2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0．某溫度下，向容積為100L的密閉容器中通入4molNH₃和2molCO₂，該反應(yīng)進行到40s時達到平衡，此時CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%．該溫度下此反應(yīng)平衡常數(shù)K的值為2500 L²•mol^-2．
（4）將尿素施入土壤后，大部分是通過轉(zhuǎn)化為碳酸銨或碳酸氫銨后才被作物所利用，尿素分子在微生物分泌的脲酶作用下，轉(zhuǎn)化為碳酸銨．已知弱電解質(zhì)在水中的電離平衡常數(shù)（25℃）如表：現(xiàn)有常溫下0.1mol•L^-1的（NH₄）₂CO₃溶液，

弱電解質(zhì)	H2CO3	NH3•H2O
Ka1	4.30×10-7	1.77×10-5
Ka2	5.61×10-11

①你認為該溶液呈堿（填“酸”、“中”或“堿”性）．
②就該溶液中粒子之間有下列關(guān)系式，你認為其中不正確的是B．
A．c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（NH₃•H₃O）    
B．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+c（CO₃^2-）
C．c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.1mol•L^-1
D．c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）

Answer 1

分析 （1）由圖可得熱化學(xué)方程式：①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-282KJ/mol
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，①-③×3-②得到：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）；
（2）吸收CO后的乙酸銅氨液經(jīng)過適當處理后又可再生，用使平衡逆向移動，正反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，在高溫、低壓下有利于平均逆向進行；
（3）某溫度下，向容積為100L的密閉容器中通入4molNH₃和2molCO₂，該反應(yīng)進行到40s時達到平衡，此時CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，轉(zhuǎn)化的二氧化碳為1mol，則：
           2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）
起始量（mol）：4         2                      0
變化量（mol）：2         1                      1
平衡量（mol）：2         1                      1
再根據(jù)K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）×c（C{O}_{2}）}$計算平衡常數(shù)；
（4）①電離平衡常數(shù)NH₃•H₂O＞H₂CO₃＞HCO₃^-，水解程度NH₄⁺＜HCO^3-＜CO₃^2-，常溫下0.1mol•L^-1的（NH₄）₂CO₃溶液呈堿性；
②A．溶液中銨根離子濃度大于碳酸根離子濃度，碳酸根離子水解程度大于銨根離子水解程度；
B．根據(jù)電荷守恒判斷；
C．根據(jù)物料守恒判斷；
D．溶液中物料守恒：n（N）：n（C）=2：1．

解答 解：（1）由圖可得熱化學(xué)方程式：①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-282KJ/mol
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，①-③×3-②得到：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1kJ•mol^-1；
（2）吸收CO后的乙酸銅氨液經(jīng)過適當處理后又可再生，用使平衡逆向移動，正反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，在高溫、低壓下有利于平均逆向進行，
故選：B；
（3）某溫度下，向容積為100L的密閉容器中通入4molNH₃和2molCO₂，該反應(yīng)進行到40s時達到平衡，此時CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，轉(zhuǎn)化的二氧化碳為1mol，則：
           2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）
起始量（mol）：4        2                       0
變化量（mol）：2        1                       1
平衡量（mol）：2        1                       1
則平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）×c（C{O}_{2}）}$=$\frac{\frac{1}{100}}{（\frac{2}{100}）^{2}×\frac{1}{100}}$=2500L²•mol^-2，
故答案為：2500 L²•mol^-2；
（4）①電離平衡常數(shù)NH₃•H₂O＞H₂CO₃＞HCO₃^-，水解程度NH₄⁺＜HCO^3-＜CO₃^2-，常溫下0.1mol•L^-1的（NH₄）₂CO₃溶液呈堿性，
故答案為：堿性；
②A．溶液中銨根離子濃度大于碳酸根離子濃度，碳酸根離子水解程度大于銨根離子水解程度，所以溶液中離子濃度大小為：c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（NH₃•H₂O），故A正確；
B．溶液中存在電荷守恒為：c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2c（CO₃^2-），故B錯誤；
C．由溶液中物料守恒得到：c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.1mol•L^-1 ，故C正確；
D．由溶液中物料守恒，n（N）：n（C）=2：1，結(jié)合溶液中離子種類和守恒關(guān)系得到：c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故D正確；
故答案為：B．

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)平衡影響因素、平衡常數(shù)、離子濃度比較等，是對學(xué)生綜合能力的考查，（4）中離子濃度比較中注意對物料守恒的理解，題目難度中等．