Question

【題目】工業(yè)上用CO2和NH3合成尿素 [CO(NH2)2]。某研發(fā)小組為合成尿素進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：向5L恒容密閉容器中通入0.2molNH3和0.1molCO2，分別進(jìn)行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三組實(shí)驗(yàn)。在不同條件下發(fā)生反應(yīng)：，反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。

(1)已知：

①

②

用CO2和NH3合成尿素的熱化學(xué)方程式為________。

(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三組實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)溫度最高的是________。(填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)

(3)Ⅰ、Ⅲ兩組實(shí)驗(yàn)中，NH3轉(zhuǎn)化率較高的是________。(填“Ⅰ”或“Ⅲ”)

(4)若要增加實(shí)驗(yàn)Ⅱ的反應(yīng)速率并提高NH3轉(zhuǎn)化率，改變下列條件可以實(shí)現(xiàn)的是________(填標(biāo)號(hào))

A．增加CO2的物質(zhì)的量 B．加入惰性氣體使壓強(qiáng)增大

C．升高反應(yīng)的溫度 D．改用2L的容器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

(5)Ⅰ、Ⅱ兩組實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間不同，可能的原因是________。

(6)第Ⅱ組實(shí)驗(yàn)開始6min內(nèi)NH3的平均反應(yīng)速率為________，平衡常數(shù)________。

Answer 1

【答案】 Ⅲ Ⅰ AD 使用了不同的催化劑 0.0025 960

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算；

(2)在相同的容器的反應(yīng)器中，投入相同物質(zhì)的量的反應(yīng)物，但是反應(yīng)開始的時(shí)候，Ⅲ中的壓強(qiáng)最高，而Ⅰ和Ⅱ的壓強(qiáng)相同，在物質(zhì)的量、體積相同的情況下，壓強(qiáng)和溫度成正比；可知Ⅰ和Ⅱ的反應(yīng)溫度相同，反應(yīng)Ⅲ的溫度較Ⅰ和Ⅱ高；

(3)該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，NH3的轉(zhuǎn)化率降低，據(jù)此規(guī)律進(jìn)行分析；

(4)A．增加CO2的物質(zhì)的量，速率加快，NH3的轉(zhuǎn)化率增加；

B．加入惰性氣體，但是各物質(zhì)的濃度不變，不影響反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率；

C．升高反應(yīng)的溫度，速率加快，平衡逆向移動(dòng)；

D．改用2L的容器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，相當(dāng)于壓縮氣體，各物質(zhì)的濃度增大，速率加快，平衡正向移動(dòng)；

(5)反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ中NH3的轉(zhuǎn)化率相同，但是反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)速率更快，說明反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ使用了不同的催化劑；

(6)在體積不變的情況下，壓強(qiáng)和物質(zhì)的量成正比。反應(yīng)開始時(shí)，0.2molNH3和0.1molCO2對應(yīng)的壓強(qiáng)為200kPa，達(dá)到平衡時(shí)，壓強(qiáng)為150KPa，可得達(dá)到平衡時(shí)，氣體的總物質(zhì)的量，假設(shè)CO2反應(yīng)了xmol，根據(jù)反應(yīng)列三等式，計(jì)算出x，從而計(jì)算出6min內(nèi)NH3的平均反應(yīng)速率，反應(yīng)的平衡常數(shù)。

(1)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)①+反應(yīng)②可得目標(biāo)反應(yīng)，CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)，△H=△H1+△H2==(－159.5＋116.5)kJ·mol－1=－43kJ·mol－1；

答案為CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)△H=－43kJ·mol－1；

(2)在相同的容器的反應(yīng)器中，投入相同物質(zhì)的量的反應(yīng)物，但是反應(yīng)開始的時(shí)候，Ⅲ中的壓強(qiáng)最高，而Ⅰ和Ⅱ的壓強(qiáng)相同，在物質(zhì)的量、體積相同的情況下，壓強(qiáng)和溫度成正比；可知Ⅰ和Ⅱ的反應(yīng)溫度相同，反應(yīng)Ⅲ的溫度較Ⅰ和Ⅱ高；所以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三組實(shí)驗(yàn)中，溫度最高的是Ⅲ；

(3)該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，NH3的轉(zhuǎn)化率降低；實(shí)驗(yàn)Ⅰ的溫度低，可知實(shí)驗(yàn)Ⅰ中NH3的轉(zhuǎn)化率較高；

(4)A．增加CO2的物質(zhì)的量，生成物濃度增加，化學(xué)反應(yīng)速率增加，NH3的轉(zhuǎn)化率也增加，A符合題意；

B．加入惰性氣體，但是各物質(zhì)的濃度不變，反應(yīng)速率和NH3的轉(zhuǎn)化率均不變，B不符合題意；

C．升高反應(yīng)的溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增加，但是平衡逆向移動(dòng)，NH3的轉(zhuǎn)化率降低，C不符合題意；

D．改用2L的容器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，相當(dāng)于壓縮氣體，各物質(zhì)的濃度增大，反應(yīng)速率增加；壓縮體積，平衡正向移動(dòng)，NH3的轉(zhuǎn)化率增加，D符合題意；

答案選AD；

(5)反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ中NH3的轉(zhuǎn)化率相同，但是反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)速率更快，說明反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ使用了不同的催化劑；

(6)在體積不變的情況下，壓強(qiáng)和物質(zhì)的量成正比。反應(yīng)開始時(shí)，0.2molNH3和0.1molCO2對應(yīng)的壓強(qiáng)為200kPa，達(dá)到平衡時(shí)，壓強(qiáng)為150KPa，可得達(dá)到平衡時(shí)，氣體的總物質(zhì)的量，假設(shè)CO2反應(yīng)了xmol，根據(jù)三等式，有；

則有0.2－2x＋0.1－x＋x=，得x=，6min內(nèi)NH3的平均反應(yīng)速率；平衡常數(shù)。