Question

7．Ⅰ．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）由氨氣和二氧化碳合成尿素的熱化學(xué)方程式是：2NH₃（g）+CO₂（g）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=-102kJ•mol^-1
（2）第一步反應(yīng)在11.1Mpa、160°C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”）
（3）對于第一步反應(yīng)，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ABC（填選項(xiàng)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
Ⅱ．工業(yè)上合成氨氣的反應(yīng)為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0．現(xiàn)將10mol N₂和26mol H₂置于容積可變的密閉容器中，N₂的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與體系總壓強(qiáng)（P）、溫度（T）的關(guān)系如圖所示．
回答下列問題：
①反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)B時，容器的容積10L，則T₁時，合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.025．
②平衡狀態(tài)由A變到C時，對應(yīng)的平衡常數(shù)K（A）＞K（C）（填“＞”、“＜”或“=”）．
③平衡狀態(tài)由A變到B時，對應(yīng)的平衡常數(shù)K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需讓化學(xué)方程式；
（2）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；
（3）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；
Ⅱ、①依據(jù)圖象平衡轉(zhuǎn)化率和化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到；
②反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越低平衡正向進(jìn)行，氮?dú)廪D(zhuǎn)化率增大，T₁＜T₂，溫度升高平衡常數(shù)減��；
③化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度不變，則K不變．

解答 解：Ⅰ、（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(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；
（3）對于第一步反應(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分子質(zhì)量不隨時間而變化，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)速率和逆反應(yīng)速率相同，故B正確；
C．反應(yīng)生成液體，氣體質(zhì)量變化，體積不變化，容器中氣體的密度不隨時間而變化，能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
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，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故答案為：ABC；
Ⅱ、①反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)B時，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為20%，容器的容積10L，
                   N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始量（mol/L）     1       2.6       0
變化量（mol/L） 1×20%=0.2  0.6      0.4
平衡量（mol/L）   0.8        2        0.4
K=$\frac{0．{4}^{2}}{0.8×{2}^{3}}$=0.025，
故答案為：0.025；
②N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越低平衡正向進(jìn)行，氮?dú)廪D(zhuǎn)化率增大，圖象分析判斷T₁＜T₂，衡狀態(tài)由A變到C時，溫度升高平衡常數(shù)減小，所以平衡常數(shù)K（A）＞K（C），
故答案為：＞；
③化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度不變，則K不變，故答案為：=．

點(diǎn)評 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)計(jì)算應(yīng)用，圖象分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等．