【題目】尿素是蛋白質代謝的產物,也是重要的化學肥料.工業(yè)合成尿素反應如下:
2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(g)
(1)在一個真空恒容密閉容器中充入CO2和NH3發(fā)生上述反應合成尿素,恒定溫度下混合氣體中的氨氣含量如圖1所示.
A點的正反應速率v正(CO2)B點的逆反應速率v逆(CO2)(填“>”、“<”或“=”);氨氣的平衡轉化率為 .
(2)氨基甲酸銨是合成尿素的一種中間產物.將體積比為2:1的NH3和CO2混合氣體充入一個容積不變的真空密閉容器中,在恒定溫度下使其發(fā)生下列反應并達到平衡:2NH3(g)+CO2(g)═NH2COONH4(s)將實驗測得的不同溫度下的平衡數據列于表:
溫度(℃) | 15.0 | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 |
平衡氣體總濃度 (10﹣3mol/L) | 2.4 | 3.4 | 4.8 | 6.8 | 9.4 |
①關于上述反應的焓變、熵變說法正確的是 .
A.△H<0,△S<0B.△H>0,△S<0 C.△H>0,△S>0D.△H<0,△S>0
②關于上述反應的平衡狀態(tài)下列說法正確的是
A.分離出少量的氨基甲酸銨,反應物的轉化率將增大
B.平衡時降低體系溫度,CO2的體積分數下降
C.NH3的轉化率始終等于CO2的轉化率
D.加入有效的催化劑能夠提高氨基甲酸銨的產率
③氨基甲酸銨極易水解成碳酸銨,酸性條件水解更徹底.將氨基甲酸銨粉末逐漸加入1L0.1mol/L的鹽酸溶液中直到pH=7(室溫下,忽略溶液體積變化),共用去0.052mol氨基甲酸銨,此時溶液中幾乎不含碳元素.
此時溶液中c(NH4+)=;(填具體數值)NH4+水解平衡常數值為 .
(3)化學家正在研究尿素動力燃料電池,尿液也能發(fā)電!用這種電池直接去除城市廢水中的尿素,既能產生凈化的水又能發(fā)電.尿素燃料電池結構如圖2所示,寫出該電池的負極反應式: .
【答案】
(1)大于;75%
(2)A;C;0.1mol/L;4×10﹣9
(3)CO(NH2)2+H2O﹣6e﹣=CO2+N2+6H+
【解析】解:(1.)氨氣的體積分數從50%變化為20%后體積分數保持不變,說明B點反應達到平衡狀態(tài),A點氨氣體積百分含量大于B的氨氣體積百分含量,說明反應正向進行達到平衡狀態(tài),A點的正反應速率大于B點的正反應速率,故v正(CO2)>v逆(CO2);
設氨氣消耗物質的量x,開始氨氣體積分數為50%,假設氨氣為50mol,二氧化碳為50mol,
CO2 | + | 2NH3 | (NH2)2CO | + | H2O | ||
起始量(mol) | 50 | 50 | 0 | 0 | |||
變化量(mol) | 0.5x | x | 0.5x | 0.5x | |||
平衡量(mol) | 50﹣0.5x | 50﹣x | 0.5x | 0.5x |
氨氣的體積分數= =20%;解得:x=37.5mol,
氨氣的平衡轉化率= ×100%=75%,所以答案是:>;75%;
(2.)①根據表中的數據分析:溫度越高,則平衡氣體的總濃度越大,所以升高溫度,平衡逆向移動,正反應反應是放熱反應,故△H<0;
反應物是氣體,產物是固體,該反應是熵減小的過程,即,△S<0,
所以答案是:A;
②A.因為氨基甲酸銨為固體,分離出少量的氨基甲酸銨,平衡不移動,所以反應物的轉化率不變,故A錯誤;
B.平衡時降低體系溫度,平衡向放熱方向即正反應方向移動,又氨基甲酸銨為固體,所以NH3和CO2始終為2:1,則CO2的體積分數不變,故B錯誤;
C.因為體積比為2:1的NH3和CO2混合氣體充入反應,NH3和CO2又按照2:1的消耗,所以NH3的轉化率始終等于CO2的轉化率,故C正確;
D.催化劑只改變速率,不改變平衡移動,所以加入有效的催化劑不能夠提高氨基甲酸銨的產率,故D錯誤;
所以答案是:C;
③因為氨基甲酸銨極易水解成碳酸銨,即反應式為NH2COONH4(s)+H2O(NH4)2CO3 , 加入1L0.1mol/L的鹽酸溶液中直到溶液pH=7并且溶液中幾乎不含碳元素,所以溶液中只有H+、NH4+、OH﹣、Cl﹣ , 根據電荷守恒c(NH4+)=c(Cl﹣)=0.1mol/L,又用去0.052mol氨基甲酸銨,所以開始溶液中的銨根離子濃度為0.052mol/L×2=0.104mol/L,
NH4+ | + | H2O | NH3H2O | + | H+ | ||
開始 | 0.104mol/L | 0 | |||||
轉化 | 0.004mol/L | 0.004mol/L | |||||
平衡 | 0.1mol/L | 0.004mol/L |
又溶液為pH=7,所以氫離子濃度為10﹣7mol/L,則NH4+水解平衡常數K= = =4×10﹣9 ,
所以答案是:0.1mol/L;4×10﹣9;
(3.)尿素燃料電池中尿素再負極上失去電子生成氮氣、二氧化碳,則負極反應為:CO(NH2)2+H2O﹣6e﹣═N2↑+CO2↑+6H+ , 所以答案是:CO(NH2)2+H2O﹣6e﹣═N2↑+CO2↑+6H+ .
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解反應熱和焓變的相關知識,掌握在化學反應中放出或吸收的熱量,通常叫反應熱,以及對化學平衡狀態(tài)的判斷的理解,了解狀態(tài)判斷:①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體,且m+n≠x+y,壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內某物質內化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定(m+n ≠ x+y)等.
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列各種物質中,所含化學鍵類型完全相同,晶體類型也完全相同的是( )
A.CO2、H2OB.NaOH、Na2OC.NaCl、HClD.SO2、SiO2
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】現將600mL稀硫酸等體積分為6份,并向其中5份中分別加入質量不等的Zn粒,并收集生成的氫氣,有以下記錄結果。(氫氣的體積已折算為標準狀況)
實驗① | 實驗② | 實驗③ | 實驗④ | 實驗⑤ | |
Zn質量(g) | 5.0 | 8.0 | 12 | 14 | 16 |
H2體積(L) | 1.72 | 4.14 | 4.48 | 4.48 |
(1)由實驗結果可推知,此稀硫酸的物質的量濃度為____________。
(2)實驗②收集到H2的體積為____________。
(3)若向第6份稀硫酸中不斷加入Zn粒,請在下圖中畫出H2體積(V)與Zn粒質量(m)的關系圖像____________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列有機物在酸性催化條件下發(fā)生水解反應,生成兩種不同的有機物,且這兩種有機物的相對分子質量相等,該有機物是①蔗糖 ②麥芽糖 ③丙酸丙酯 ④甲酸乙酯( )
A.①②④
B.①
C.③
D.①④
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【題目】根據題意填空
(1)常溫下某溶液中由水電離出的離子濃度符合c(H+)c(OH﹣)=1×10﹣20的溶液,其pH為 , 此時水的電離受到
(2)在某溫度下,H2O的離子積常數為1×10﹣13 mol2L﹣2 , 則該溫度下:100mL 0.1molL﹣1H2SO4溶液與100mL 0.4molL﹣1的KOH溶液混合后,pH= .
(3)已知一溶液有4種離子:X+、Y﹣、H+、OH﹣ , 下列分析結果肯定錯誤的是
A.c(Y﹣)>c(X+)>c(H+)>c(OH﹣)
B.c(X+)>c(Y﹣)>c(OH﹣)>c(H+)
C.c(H+)>c(Y﹣)>c(X+)>c(OH﹣)
D.c(OH﹣)>c(X+)>c(H+)>c(Y﹣)
(4)在25℃下,將a molL﹣1的氨水與0.01molL﹣1的鹽酸等體積混合,反應時溶液中c(NH4+)=c(Cl﹣).則溶液顯(填“酸”“堿”或“中”)性;用含a的代數式表示NH3H2O的電離常數Kb= .
(5)水溶液中的行為是中學化學的重要內容.已知下列物質的電離常數值:
HClO:Ka=3×10﹣8 H2CO3:Ka1=4.3×10﹣7 Ka2=5.6×10﹣11;84消毒液中通入少量的CO2 , 該反應的化學方程式為
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】利用二氧化碳不僅可減少溫室氣體的排放,還可重新獲得燃料或重要工業(yè)產品.
(1)有科學家提出可利用FeO吸收和利用CO2 , 相關熱化學方程式如下:6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)△H=﹣76.0kJmol一1
上述反應中每生成1mol Fe3O4 , 轉移電子的物質的量為mol.
(2)在一定條件下,二氧化碳轉化為甲烷的反應如下:
CO2(g)+4H2 (g) C H4 (g)+2H2O(g),向一容積為2L的恒容密閉容器中充人一定量的CO2和H2 , 在300℃時發(fā)生上述反應,達到平衡時各物質的濃度分別為CO2 0.2molL一1 , H2 0.8molL一1 , CH40.8molL一1 , H2O1.6molL一1 . 則CO2的平衡轉化率為300℃時上述反應的平衡常數K= . 200℃時該反應的平衡常數K=64.8,則該反應的△H(填“>’’或“<”)O.
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【題目】往1.0molL﹣1KI溶液中加入固體I2 , 發(fā)生反應:I2(aq)+I﹣ (aq)═I3﹣(aq)△H;I﹣的物質的量濃度c(I﹣)隨溫度T的變化曲線如圖所示.已知反應第一次達到平衡時用時10s,則下列說法正確的是( )
A.該反應的△H>0
B.a、c兩點對應的I﹣反應速率相等
C.b點時0~10s I﹣的平均反應速率為0.04molL﹣1s﹣1
D.d點時該反應在對應溫度下處于平衡狀態(tài)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列物質一定屬于同系物的是( )
① ② ③ ④C2H4 ⑤CH2=CH﹣CH=CH2 ⑥C3H6 ⑦ ⑧
A.①和②
B.④和⑥
C.①和③
D.④和⑧
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