Question

尿素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起重要作用，其合成過程分兩步進行：
2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（l）△H=-117kJ?mol^-1
NH₂COONH₄（l）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=+15kJ?mol^-1
（1）由氨氣和二氧化碳合成尿素的熱化學方程式是：

 

．
（2）第一步反應在11.1Mpa、160℃的條件下反應較快，轉(zhuǎn)化率也較高，第二步反應在相同條件下反應速率較慢，轉(zhuǎn)化率也較低．因此，總反應的反應速率和轉(zhuǎn)化率主要取決于

 

．（填“第一步”或“第二步”）
（3）對于第一步反應，能判斷該反應一定達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是

 

（填選項編號）．
A．容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化  B．υ_正（NH₃）=2υ_逆（CO₂）
C．容器中氣體的密度不隨時間而變化   D．容器中總質(zhì)量不隨時間而變化
（4）第一步反應生成了1mol氨基甲酸銨，再發(fā)生第二步反應時的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示：

①在180℃的條件下，P₂

 

P₃（填“＞”、“＜”或“=”，下同）；化學平衡常數(shù)K₁

 

K₂．
②在某體積為2L的密閉容器中，利用圖中的數(shù)據(jù)，求得160℃時該反應的平衡常數(shù)K為

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：化學平衡專題

分析：（1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需讓化學方程式；
（2）總反應的反應速率和轉(zhuǎn)化率主要取決于飛樂速率慢的；
（3）判斷該反應一定達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是正逆反應速率相同，各組分濃度保持不變；
（4）①圖象分析可知，180°C，P₃條件下氨基甲酸銨轉(zhuǎn)化率大于P₂，依據(jù)反應特征是氣體體積增大的反應，壓強越大平衡逆向進行；平衡常數(shù)歲溫度變化，不隨濃度，壓強變化；
②分析圖象160°C轉(zhuǎn)化率為60%，結(jié)合平衡三段式列式計算平衡濃度計算平衡常數(shù)；

解答： 解：（1）①2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（l）△H=-117kJ?mol^-1
②NH₂COONH₄（l）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=+15kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律①+②得到2NH₃（g）+CO₂（g）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=-102kJ?mol^-1；
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=-102kJ?mol^-1；
（2）第一步反應在11.1Mpa、160℃的條件下反應較快，轉(zhuǎn)化率也較高，第二步反應在相同條件下反應速率較慢，轉(zhuǎn)化率也較低，總反應的反應速率和轉(zhuǎn)化率主要取決于第二步；
故答案為：第二步；
（3）對于第一步反應，2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（l）△H=-117kJ?mol^-1，能判斷該反應一定達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是正逆反應速率相同，各組分濃度保持不變；
A．反應前后氣體質(zhì)量變化，物質(zhì)的量變化，所以容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化，證明反應達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．依據(jù)反應速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比，表示的是正反應速率之比，υ_正（NH₃）=2υ_逆（CO₂），說明二氧化碳正反應速率和你反應速率相同，選項中錯誤，故B錯誤；
C．反應生成液體，氣體質(zhì)量變化，體積變化，容器中氣體的密度不隨時間而變化，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．NH₂COONH₄（l）是液體，密閉容器中容器中的總質(zhì)量守恒，容器中總質(zhì)量不隨時間而變化，能說明反應達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：A、D；
（4）①NH₂COONH₄（l）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=+15kJ?mol^-1在180°C的條件下，P₃條件下氨基甲酸銨轉(zhuǎn)化率大于P₂，說明壓強越小，平衡越想氣體體積增大的分析進行，所以轉(zhuǎn)化率越大，證明P₂＞P₃；平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強濃度變化，所以化學平衡常數(shù)K₁=K₂；
故答案為：＞，=；
②在某體積為2L的密閉容器中，利用圖中的數(shù)據(jù)，求得160℃時NH₂COONH₄（l）轉(zhuǎn)化率為60%，設(shè)NH₂COONH₄（l）起始量為1mol
   NH₂COONH₄（l）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）
   1                 0            0
   0.6              0.6       0.6
  1-0.6            0.6        0.6
平衡常數(shù)K=

0.6mol

2L

×

0.6mol

2L

=0.09mol²?L^-2；
160°C時該反應的平衡常數(shù)K為0.09mol²?L^-2；
故答案為：0.09mol²?L^-2；

點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用，化學平衡影響因素分析，平衡常數(shù)計算應用，圖象分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等．