Question

11．CO₂是溫室氣體，研究CO₂的應(yīng)用對促進(jìn)低碳生活具有重要意義．
（1）1922年德國工業(yè)化生產(chǎn)尿素
Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H₁=-159.50kJ•mol^-1
Ⅱ：NH₃COONH₄（s）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₂=+72.50kJ•mol^-1
①寫出用NH₃和CO₂合成尿素總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=-87.00kJ•mol^-1；
按照酸堿質(zhì)子理論，能接受H⁺的物質(zhì)為堿，現(xiàn)常溫下溶液中存在反應(yīng)：NH₃+NH₂COOH?NH₂COONH₄（K=1×10¹⁰），則該溶液中堿性強(qiáng)弱為：NH₃強(qiáng)于NH₂COONH₄（填“強(qiáng)于”、“弱于”、“相等”或“不能確定”）．
②在一個體積恒為1L的恒溫密閉容器中充入2molCO₂和4molNH₃的混合氣體，經(jīng)歷反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ合成CO（NH₂）₂，混合氣體中的氨氣體積分?jǐn)?shù)及氣體總濃度隨時間變化如圖1所示．

對于反應(yīng)Ⅰ：A點(diǎn)的正反應(yīng)速率與B點(diǎn)的逆反應(yīng)速率的大小關(guān)系是：v_正（A）＞v_逆（B）（填“＞”“＜”或“=”）．
當(dāng)溫度升高時，平衡常數(shù)K₁值的變化趨勢為逐漸減小，在B點(diǎn)氨氣的轉(zhuǎn)化率為50%；
對于反應(yīng)Ⅱ：從動力學(xué)分析，選用合適正催化劑可以使該反應(yīng)活化能減�。ā霸龃蟆薄皽p小”或“不變”）
（2）利用二氧化碳制備乙烯
用惰性電極電解強(qiáng)酸性二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如圖2所示．
①b電極上的電極反應(yīng)式為2CO₂+12e^-+12H⁺=C₂H₄+H₂O；
②該裝置中使用的是陽（填“陰”或“陽”）離子交換膜．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)蓋斯定律將方程式I+II得NH₃和CO₂合成尿素總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，焓變進(jìn)行相應(yīng)的改變；
按照酸堿質(zhì)子理論，能接受H⁺的物質(zhì)為堿，根據(jù)接受H⁺的難易程度確定堿性強(qiáng)弱；
②化學(xué)反應(yīng)速率與物質(zhì)濃度成正比，物質(zhì)濃度越大其化學(xué)反應(yīng)速率越快；該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，生成物濃度減小、反應(yīng)物濃度增大；
B點(diǎn)氨氣的體積分?jǐn)?shù)為50%，設(shè)參加反應(yīng)的CO₂物質(zhì)的量濃度為xmol/L，
2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=-87.00kJ•mol^-1
開始 4          2                                            0
反應(yīng)2x      x                                             x
平衡4-2x   2-x                                          x
平衡時氨氣體積分?jǐn)?shù)等于其物質(zhì)的量濃度分?jǐn)?shù)=$\frac{4-2x}{4-2x+2-x+x}$×100%=50%，x=1；
催化劑降低反應(yīng)所需活化能；
（2）①根據(jù)圖知，a電極上電解水生成氧氣和氫離子，b電極上二氧化碳得電子和氫離子反應(yīng)生成乙烯和水；
②根據(jù)a電極生成氫離子、b電極需要?dú)潆x子，a電極產(chǎn)生的氫離子需要通過離子交換膜進(jìn)入b電極分析．

解答 解：（1）①將方程式I+II得NH₃和CO₂合成尿素總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=-87.00kJ•mol^-1；
根據(jù)方程式知，反應(yīng)中氨氣接受氫離子生成銨根離子，按照酸堿質(zhì)子理論，能接受H⁺的物質(zhì)為堿，可根據(jù)接受H⁺的難易程度確定堿性強(qiáng)弱，所以氨氣堿性強(qiáng)于NH₂COONH₄，
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=-87.00kJ•mol^-1；強(qiáng)于；
②化學(xué)反應(yīng)速率與物質(zhì)濃度成正比，物質(zhì)濃度越大其化學(xué)反應(yīng)速率越快，A點(diǎn)氨氣體積分?jǐn)?shù)大于B點(diǎn)，說明A點(diǎn)氨氣濃度大于B點(diǎn)，所以反應(yīng)速率v_正（A）＞v_逆（B）；該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，生成物濃度減小、反應(yīng)物濃度增大，所以化學(xué)平衡常數(shù)減�。�
B點(diǎn)氨氣的體積分?jǐn)?shù)為50%，設(shè)參加反應(yīng)的CO₂物質(zhì)的量濃度為xmol/L，
      2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）
開始  4               2                                            0
反應(yīng) 2x              x                                            x
平衡 4-2x         2-x                                           x
平衡時氨氣體積分?jǐn)?shù)等于其物質(zhì)的量濃度分?jǐn)?shù)=$\frac{4-2x}{4-2x+2-x+x}$×100%=50%，x=1，則在B點(diǎn)氨氣的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{1mol×2}{4mol-2mol}$×100%=50%，
催化劑減小反應(yīng)所需活化能，
故答案為：＞； 逐漸減��；50%；減��；
（2）①根據(jù)圖知，a電極上電解水生成氧氣和氫離子，b電極上二氧化碳得電子和氫離子反應(yīng)生成乙烯和水，b電極上的電極反應(yīng)式為：2CO₂+12e^-+12H⁺=C₂H₄+H₂O，
故答案為：2CO₂+12e^-+12H⁺=C₂H₄+H₂O；
②a電極生成氫離子、b電極需要?dú)潆x子，所以a電極產(chǎn)生的氫離子需要通過離子交換膜進(jìn)入b電極，所以該裝置中使用的是陽離子交換膜，
故答案為：陽．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡的計(jì)算、反應(yīng)熱與焓變的應(yīng)用、電解原理等知識，題目難度中等，明確化學(xué)平衡及其影響為解答關(guān)鍵，注意掌握蓋斯定律的內(nèi)容及應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的靈活應(yīng)用能力．