Question

【題目】尿素（NH2CONH2)是目前含氮量最高的氮肥。國內外主要以NH3和CO2為原料進行合成。主要通過以下二個反應進行：

第一步：2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(l) △H1=-117.2kJ·mol-1

第二步：H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l) △H2=+21.7kJ·mol-1

請回答：

(1)己知：NH3(l) NH3(g) △H3 = ckJ·mol-1。火電廠煙氣脫硝所使用的還原劑氨氣主要來自于尿素水解。則反應NH2CONH2(l)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)的 △H4=_________kJ·mol-1 (用含c的式子表示)，該反應能在常溫下緩慢發(fā)生的主要原因是__________________。

(2)①一定條件下，n(NH3)/n(CO2)對NH2COONH4的平衡轉化率會產生明顯的影響，如圖1所示。NH2COONH4的平衡轉化率隨n(NH3)/n(CO2)增大而上升，試分析其原因：_______________。

②恒溫密閉容器中，一定量的NH3和CO2反應合成尿素，第10 min達到平衡。若相同條件下反應1的速率要快于反應2，請在圖中畫出0～15min內，NH2COONH4的物質的量濃度隨時間變化曲線____________。

③下圖表示不同條件下，反應：N2(g) +3H2(g)2NH3(g)的產物濃度隨時間的變化曲線。

下列有關說法中，正確的是____________。

A.達到平衡時間最快的是II

B.反應約10分鐘后，三個反應均己達到平衡

C.I條件下氫氣的平衡轉化率大于Ⅱ

D.三個反應的平衡常數(shù)一定相同

(3)用電化學方法可以實現(xiàn)低溫常壓合成氨。下圖是以含N3-熔融鹽為電解質，電解合成氨裝置的工作原理示意圖。陰極的電極反應是_______________________。

Answer 1

【答案】 95.5+2c 該反應是熵增反應，有利于正向進行 過量的氨氣和產物水進一步反應，使反應2的化學平衡正向移動，從而使NH2COONH4的平衡轉化率上升 A N2+6e-=2N3-

【解析】（1）考查熱化學反應方程式的計算以及化學反應進行方向的判斷，①2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4(l)，②H2NCOONH4(l) H2O(l)+H2NCONH2(l)，③NH3(l) NH3(g)，根據(jù)蓋斯定律的計算，2×③－(①＋②)得出：△H3=(95.5＋2c)kJ·mol－1；此反應是熵增反應，有利于反應正向進行；（2）本題考查勒夏特列原理的應用， ①過量的氨氣和產物水進一步反應，使反應2的化學平衡正向移動，從而使NH2COONH4的平衡轉化率上升；②相同條件下，反應1的速率快于反應2，因此生成H2NCOONH4曲線比消耗H2NCOONH4曲線陡，在10min時達到平衡，即10min到15min應是平行x軸的直線，即圖像是；③A、根據(jù)圖像，II首先達到平衡，即II的反應速率最快，首先達到平衡，故A正確；B、反應到10min，II和III達到平衡，I不知道10min后曲線，因此無法判斷I是否達到平衡，故B錯誤；C、題目中沒有說明改變的條件，如果I改變的條件是通入H2，雖然平衡向正反應方向進行，但氫氣的轉化率降低，如果II是增大壓強，平衡向正反應方向進行，氫氣的轉化率增大，故C錯誤；D、如果II是升高溫度，反應速率加快，但化學平衡常數(shù)降低，II通入氫氣，溫度不變，平衡常數(shù)不變，則兩者平衡常數(shù)不相同，故D錯誤；（3）考查電解原理以及電極反應式的書寫，根據(jù)裝置圖電子移動方向，電子從電源的負極出發(fā)流向陰極，從陽極流向電源的正極，通N2的一極為陰極，通氫氣的一極為陽極，陰極電極反應式為N2+6e－=2N3－。