Question

13．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．有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖1所示．

反應(yīng)①②③均為放熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
（2）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）．為進(jìn)一步提高CO₂
的平衡轉(zhuǎn)化率，下列措施中能達(dá)到目的是AB．
A．增大NH₃的濃度       B．增大壓強(qiáng)       C．及時(shí)轉(zhuǎn)移生成的尿素    D．使用更高效的催化劑
（3）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(jìn)行：
2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（l）△H=-117kJ•mol^-1
NH₂COONH₄（l）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=+15kJ•mol^-1
①第一步反應(yīng)在11.1Mpa、160℃的條件下反應(yīng)較快，轉(zhuǎn)化率也較高，第二步反應(yīng)在相同條件下反應(yīng)速率較慢，轉(zhuǎn)化率也較低．因此，總反應(yīng)的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率主要取決于第二步．（填“第一步”或“第二步”）
②對(duì)于第一步反應(yīng)，不能判斷該反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是AD（填字母）．
A．容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化       B．υ（NH₃）_正=2υ（CO₂）_逆
C．恒容容器中氣體的密度不隨時(shí)間變化而變化      D．容器中各物質(zhì)總質(zhì)量不隨時(shí)間變化而變化
③第一步反應(yīng)生成了1mol氨基甲酸銨，再發(fā)生第二步反應(yīng)時(shí)的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示：
在180℃的條件下，P₂＞P₃（填“＞”、“＜”或“=”，下同）；化學(xué)平衡常數(shù)K₁=K₂．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)圖象分析反應(yīng)過程都是能量降低的過程，說明反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
（2）A．提高NH₃的濃度，平衡正向移動(dòng)；
B．正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)；
C．尿素為液體，及時(shí)轉(zhuǎn)移生成的尿素，不影響平衡移動(dòng)；
D．使用更高效的催化劑，加快反應(yīng)速率，不影響平衡移動(dòng)；
（3）①總反應(yīng)的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率主要取決于飛樂速率慢的；
②判斷該反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是正逆反應(yīng)速率相同，各組分濃度保持不變；
③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(yīng)特征是氣體體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大平衡逆向進(jìn)行；平衡常數(shù)歲溫度變化，不隨濃度，壓強(qiáng)變化．

解答 解：（1）反應(yīng)①②③，圖象分析反應(yīng)過程都是能量降低的過程，說明反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
故答案為：放熱；
（2）A．提高NH₃的濃度，平衡正向移動(dòng)，CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故A正確；
B．增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；
C．尿素為液體，及時(shí)轉(zhuǎn)移生成的尿素，不影響平衡移動(dòng)，CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故C錯(cuò)誤；
D．使用更高效的催化劑，縮短到達(dá)平衡時(shí)間，不影響平衡移動(dòng)，CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故D錯(cuò)誤，
故答案為：AB；
（3）①第一步反應(yīng)在11.1Mpa、160℃的條件下反應(yīng)較快，轉(zhuǎn)化率也較高，第二步反應(yīng)在相同條件下反應(yīng)速率較慢，轉(zhuǎn)化率也較低，總反應(yīng)的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率主要取決于第二步；
故答案為：第二步；
②對(duì)于第一步反應(yīng)，2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（l）△H=-117kJ•mol^-1，能判斷該反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是正逆反應(yīng)速率相同，各組分濃度保持不變；
A．反應(yīng)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(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化，證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．依據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，表示的是正反應(yīng)速率之比，υ_正（NH₃）=2υ_逆（CO₂），說明二氧化碳正反應(yīng)速率和你反應(yīng)速率相同，選項(xiàng)中錯(cuò)誤，故B錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)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(shí)間而變化，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)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(shí)間而變化，能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：AD；
③NH₂COONH₄（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(qiáng)越小，平衡越想氣體體積增大的分析進(jìn)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(qiáng)濃度變化，所以化學(xué)平衡常數(shù)K₁=K₂；
故答案為：＞；=．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用、化學(xué)平衡影響因素分析、平衡常數(shù)的應(yīng)用，圖象分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用能力的考查．