尿素(H2NCONH2)是一種非常重要的高氮化肥,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著非常重要的地位。

(1)工業(yè)上合成尿素的反應(yīng)如下:

2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+H2NCONH2(l)   △H=-103.7 kJ·mol-1

下列措施中有利于提高尿素的生成速率的是            

A.采用高溫

B.采用高壓

C.尋找更高效的催化劑

D.減小體系內(nèi)CO2濃度

(2)合成尿素的反應(yīng)在進(jìn)行時分為如下兩步:

第一步:2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4(氨基甲酸銨)(l)  △H1

第二步:H2NCOONH4(l) H2O(l)+H2NCONH2(l)   △H2

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 L密閉容器中投入4 mol氨和l mol二氧化碳,實驗測得反應(yīng)中各組分隨時間的變化如下圖I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,總反應(yīng)進(jìn)行到    min時到達(dá)平衡。

②第二步反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如上圖II所示,則△H2     0(填“>” “<” 或 “=”)

(3)在溫度70-95℃時,工業(yè)尾氣中的NO、NO2可以用尿素溶液吸收,將其轉(zhuǎn)化為N2

①尿素與NO、NO2三者等物質(zhì)的量反應(yīng),化學(xué)方程式為

                                                             

②已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g).△H=180.6 kJ·mol-1

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)  △H=-92.4 kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   △H=-483.6 kJ·mol-1

則4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)   △H=     kJ·mol-1

(4)尿素燃料電池結(jié)構(gòu)如上圖III所示。其工作時負(fù)極電極反應(yīng)式

可表示為                                                    。

 

【答案】

(1)A B C (2分)

(2)①2(2分); 55(2分)② >(2分)

(3)①CO(NH2)2 +NO+NO2=CO2+2N2+2H2O(2分)

②―1627.2kJ·mol―1(2分)

(4)CO(NH2)2 +H2O―6=CO2+N2+6H (2分)

【解析】

試題分析:(1)2NH3(l)+CO2(g)=H2O(l)+H2NCONH2(l)△H=-103.7kJ·mol1 ,反應(yīng)是放熱反應(yīng),反應(yīng)前后氣體體積減。挥欣谔岣吣蛩氐纳伤俾市枰罁(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素進(jìn)行分析,

A.采用高溫,反應(yīng)是放熱反應(yīng),平衡逆向進(jìn)行,但反應(yīng)速率增大,A符合;

B.反應(yīng)由氣體參加,反應(yīng)前后氣體體積減小,采用高壓,增大壓強(qiáng),反應(yīng)正向進(jìn)行,反應(yīng)速率增大,B符合;

C.尋找更高效的催化劑,催化劑可以加快反應(yīng)速率,但不改變平衡,C符合;

D.減小體系內(nèi)CO2濃度平衡逆向進(jìn)行,反應(yīng)速率減小,D不符合;

故答案為:ABC;

(2)①由圖象可知在15分鐘左右,氨氣和二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸銨后不再變化發(fā)生的是第一步反應(yīng),氨基甲酸銨先增大再減小最后達(dá)到平衡,發(fā)生的是第二部反應(yīng),從曲線斜率不難看出第二部反應(yīng)速率慢,所以已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定,則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第二步?jīng)Q定,由圖象變化可知當(dāng)進(jìn)行到55分鐘時,反應(yīng)達(dá)到平衡,

故答案為:2;55;

②第二步反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的升高增大,說明反應(yīng)是吸熱反應(yīng),△H2>0,故答案為:>;

(3)①工業(yè)尾氣中的NO、NO2可以用尿素溶液吸收,將其轉(zhuǎn)化為N2,尿素與NO、NO2三者等物質(zhì)的量反應(yīng),生成二氧化碳、氮氣和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:CO(NH22+NO+NO2=CO2+2N2+2H2O,故答案為:CO(NH22+NO+NO2=CO2+2N2+2H2O;

②a、N2(g)+O2(g)═2NO(g).△H=180.6kJ·mol1

b、N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ·mol1

c、2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ·mol1

依據(jù)蓋斯定律c×3-2×b-2×a得到,4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)═4N2(g)+6H2O(g)△H=-1627.2KJ·mol1,故答案為:―1627.2KJ·mol1;

(4)依據(jù)尿素燃料電池結(jié)構(gòu),尿素在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)失電子生成二氧化碳和氮氣,氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子,酸性介質(zhì)中實際生成水,負(fù)極電極反應(yīng)為:

CO(NH22+H2O-6e=CO2+N2+6H;正極電極反應(yīng)為O2+4H+4e=2H2O,故答案為:CO(NH22+H2O-6e=CO2+N2+6H

考點:化學(xué)平衡的影響因素;用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算;電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式;物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

尿素(H2NCONH2)是一種非常重要的高氮化肥.在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著非常重要的地位.工業(yè)上合成尿素的反應(yīng)如下:
2NH3(g)+CO2(g)?H2O(g)+H2NCONH(g)△H=-103.7kJ.mol
(1)在溫度70~95℃時,工業(yè)尾氣中的NO、NO2可以尿素溶液吸收,將其轉(zhuǎn)化為N2
①尿素與NO、NO2三者等物質(zhì)的量反應(yīng),化學(xué)方程式為
 

②已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=180.6kJ?mol-1
N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ?mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=483.6kJ?mol-1
則4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)═4N2(g)+6H2O(g)△H=
 

(2)某實驗小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件.在恒定溫度下,將氨氣和二氧化碳按2:1的物質(zhì)的量之比充入一體積為10L,的密閉容器中經(jīng)20miri達(dá)到平衡,各物質(zhì)濃度的變化曲線如圖所示.
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①在上述條件下,從反應(yīng)開始至20min時.二氧化碳的平均反應(yīng)速率為
 

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
 
;若升高體系的溫度,容器中NH3的體積分?jǐn)?shù)將
 
(填“增加”、“減小”或“不變”).
③若保持平衡的溫度和壓強(qiáng)不變,再向容器中充入3mol的氨氣,則此時v
 
v(填“>”“=”或“<”),判斷理由
 

(3)尿素燃料電池結(jié)構(gòu)如圖所示.其工作時負(fù)極電極反應(yīng)式可表示為
 

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