Question

(15分）(一）尿素又稱碳酰胺，是含氮量最高的氮肥，工業(yè)上利用二氧化碳和氨氣在一定條件下合成尿素。其反應(yīng)分為如下兩步：

第一步：2NH3(l)＋CO2(g) H2NCOONH4(氨基甲酸銨) (l) △H1= -330.0 kJ·mol－1

第二步：H2NCOONH4(l) H2O(l)＋H2NCONH2(l) △H2= + 226.3 kJ·mol－1

某實驗小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件，在一體積為0.5 m3 密閉容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，實驗測得反應(yīng)中各組分的物質(zhì)的量隨時間的變化如下圖所示：

①已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定，則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第 步反應(yīng)決定。

②反應(yīng)進(jìn)行到10 min時測得CO2的物質(zhì)的量如上圖所示，則用CO2表示的第一步反應(yīng)的速率v(CO2)＝ mol/(L·min)。

③當(dāng)反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡，若在恒溫、恒容下再充入一定量氣體He，則CO(NH2)2(l)的質(zhì)量_______(填“增加”、“減小”或“不變”)。

（二）氨是制備尿素的原料，氨氣溶于水得到氨水，在25℃下，將a mol/L的氨水與b mol/L的硫酸以3∶2體積比混合反應(yīng)后溶液呈中性。用含a和b的代數(shù)式表示出氨水的電離平衡常數(shù)為_________。此溶液中各離子濃度由大到小的順序為_________。

（三）氫氣是合成氨的原料�！皻淠堋睂⑹俏磥碜罾硐氲男履茉�。

（1）在25℃,101KPa條件下，1 g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時放出142.9kJ熱量，則表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為 。

（2）氫氣通常用生產(chǎn)水煤氣的方法制得。其中C(s)+ H2O(g) CO(g)+H2(g)，在850℃時平衡常數(shù)K=1。若向1升的恒定密閉真空容器中同時加入x mol C和6.0mol H2O。

①當(dāng)加熱到850℃反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志有______________ 。

A．容器內(nèi)的壓強(qiáng)不變

B．消耗水蒸氣的物質(zhì)的量與生成CO的物質(zhì)的量相等

C．混合氣的密度不變

D．單位時間有n個H—O鍵斷裂的同時有n個H—H鍵斷裂

②x應(yīng)滿足的條件是 。

Answer 1

（15分，第（一）問①1分，其余每空2分）

（一）①二 ②1.5×10-4 ③不變

（二） c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＝c(OH-)

（三）（1）H2(g) +O2(g)＝H2O（l） △H＝-285.8 KJ/mol

（2）①AC ②x＞2

【解析】

試題分析：（一）①通過各組分的物質(zhì)的量隨時間變化關(guān)系圖可知第二步反應(yīng)較慢，總反應(yīng)的反映速率由第二步?jīng)Q定；②V=0.50m3=500L，反應(yīng)進(jìn)行到10 min時測得CO2的物質(zhì)的量是0.25mol，所以用CO2表示反應(yīng)速率是V(CO2)=(1-0.25)mol÷500L÷10min=1. 5×10-4mol/(Lmin)；③當(dāng)反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡，若在恒溫、恒容下再充入一定量氣體He，氣體的濃度不變，則平衡不發(fā)生移動，CO(NH2)2(l)的質(zhì)量不變；（二）氨是制備尿素的原料，氨氣溶于水得到氨水，在25℃下，將a mol/L的氨水與b mol/L的硫酸以3∶2體積比混合反應(yīng)后溶液呈中性。n(NH3)=3amol；n(H+)=4bmol；NH3+H+=NH4+；根據(jù)電荷守恒可得n(H+)+n(NH4+)=n(OH-)+2n(SO42-),由于混合反應(yīng)后溶液呈中性所以n(H+)= n(OH-)。故n(NH4+)= 2n(SO42-)=2×2b=4bmol；c(NH4+)=4bmol則在溶液中用含a和b的代數(shù)式表示出氨水的電離平衡常數(shù)為K=[(4b÷5)mol/L ×10-7mol/L]÷[(3a-4b) ÷5 mol/L]=4b×10-7/(3-4b)mol/L。此溶液中各離子濃度由大到小的順序為c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＝c(OH-)；（三）（1）在25℃,101KPa條件下，1 g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時放出142.9kJ熱量，則表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H2(g) +O2(g)＝H2O（l）△H＝-285.8 KJ/mol；（2）氫氣通常用生產(chǎn)水煤氣的方法制得。其中C(s)+ H2O(g) CO(g)+H2(g)，在850℃時平衡常數(shù)K=1。若向1升的恒定密閉真空容器中同時加入x mol C和6.0mol H2O。①A．由于該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)，若前后氣體容器內(nèi)的壓強(qiáng)不變，則氣體的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡，正確； B．在任何時刻都存在消耗水蒸氣的物質(zhì)的量與生成CO的物質(zhì)的量相等 ，因此不能作為判斷平衡的標(biāo)志，錯誤；C．由于該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量改變的反應(yīng)，若氣體的混合氣的密度不變，則反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，正確；D．單位時間有2n個H—O鍵斷裂的同時有n個H—H鍵斷裂，則反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)在單位時間有n個H—O鍵斷裂的同時有n個H—H鍵斷裂，反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，錯誤；②運(yùn)用三段式處理。假設(shè)反應(yīng)過程中H2O 改變的濃度是amol/L，則產(chǎn)生的CO、H2的濃度也是amol/L，平衡時H2O的濃度是（6-a）mol/L，K=c(CO)c(H2)÷c(H2O)=a2÷（6-a）=1,解得a=2,由于可逆反應(yīng)反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，所以x應(yīng)滿足的條件是x＞2。

考點：考查化學(xué)反應(yīng)速率的計算、弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)的計算、微粒濃度的大小比較、熱化學(xué)方程式的書寫、平衡狀態(tài)的判斷、物質(zhì)的加入量的計算的知識。