Question

（15分）氨是最重要的化工產品之一。

（1）合成氨用的氫氣可以甲烷為原料制得:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。有關化學反應的能量變化如下圖所示。CH4(g)與H2O(g)反應生成CO(g)和H2(g)的熱化學方程式為 。

（2）CO對合成氨的催化劑有毒害作用，常用乙酸二氨合銅(Ⅰ)溶液來吸收原料氣中CO，其反應原理為：[Cu(NH3)2CH3COO] (l)+CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3] CH3COO·CO(l) △H＜0。吸收CO后的乙酸銅氨液經過適當處理后又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，再生的適宜條件是 。

（填寫選項編號）

A．高溫、高壓 B．高溫、低壓 C．低溫、低壓 D．低溫、高壓

（3）用氨氣制取尿素[CO(NH2)2]的反應為：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) △H＜0

某溫度下，向容積為100L的密閉容器中通入4mol NH3和2molCO2，該反應進行到40 s時達到平衡，此時CO2的轉化率為50%。該溫度下此反應平衡常數K的值為_________。下圖中的曲線表示該反應在前25 s內的反應進程中的NH3濃度變化。若反應延續(xù)至70s，保持其它條件不變情況下，請在圖中用實線畫出使用催化劑時該反應的進程曲線。

（4）將尿素施入土壤后，大部分是通過轉化為碳酸銨或碳酸氫銨后才被作物所利用，尿素分子在微生物分泌的脲酶作用下，轉化為碳酸銨。已知弱電解質在水中的電離平衡常數（25℃）如下表：

弱電解質	H2CO3	NH3·H2O
電離平衡常數	Ka1＝4.30×10-7 Ka2＝5.61×10-11	1.77×10-5

現(xiàn)有常溫下0.1 mol·L-1的(NH4)2CO3溶液，

①你認為該溶液呈 性（填“酸”、“中”、“堿”），原因是 。

②就該溶液中粒子之間有下列關系式，你認為其中正確的是 。

A．c (NH4+)＞c (CO32-)＞c (HCO3-)＞c (NH3·H2O)

B．c(NH4+)+c(H+)＝c(HCO3-)+c(OH-)+c(CO32-)

C．c (CO32-) + c (HCO3-) +c (H2CO3)＝0.1 mol·L-1

D．c (NH4+)+ c (NH3·H2O)＝2 c (CO32-) + 2c (HCO3-) +2 c (H2CO3)

 

Answer 1

（15分）（1）CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H＝+161.1 kJ·mol-1（2分） （2）B（2分）

（3）2500（2分）；（說明：曲線的轉折點在橫坐標40之前，縱坐標必需在20的線上）（3分，畫出縱坐標為20的直線給2分、畫出曲線轉折點在橫坐標40之前給1分）

（4）① 堿 （1分）；由于NH3·H2O的電離平衡常數大于HCO3-的電離平衡常數，因此CO32-水解程度大于NH4+水解程度，溶液中c(OH-)＞c(H+)，溶液呈堿性（2分） ② A、C、D（3分）

【解析】

試題分析：（1）根據圖像可知熱化學方程式，①、CH4(g)+2O2(g)2H2O(g)+CO2(g) △H＝－846.3kJ/mol，②、CO(g)+O2(g)CO2(g) △H＝+282kJ/mol，③、H2(g)+O2(g)H2O(g) △H＝－241.8kJ/mol，則根據蓋斯定律可知①－②－③×3即得到熱化學方程式CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，所以該反應的反應熱△H＝－846.3kJ/mol＋282kJ/mol＋241.8kJ/mol×3＝+161.1 kJ/mol。

（2）根據方程式可知該反應是體積減小的、放熱的可逆反應，所以要恢復其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，應該使平衡向逆反應方向移動，所以再生的適宜條件是高溫、低壓，答案選B。

（3） 2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)

起始濃度（mol/L） 0.04 0.02 0 0

轉化濃度（mol/L） 0.02 0.01 0.01 0.01

平衡濃度（mol/L）0.02 0.01 0.01 0.01

所以該溫度下平衡常數K＝ ＝ ＝2500。

由于催化劑能加快反應速率，縮短到達平衡的時間，但不能改變平衡狀態(tài)，據此可以作圖。

（4）①根據表中數據可知，NH3·H2O的電離平衡常數大于HCO3-的電離平衡常數，因此CO32-水解程度大于NH4+水解程度，因此溶液中c(OH-)＞c(H+)，所以溶液呈堿性。

②A、由于CO32-水解程度大于NH4+水解程度，溶液顯堿性，則水解程度都是很小的，所以c(NH4+)＞c(CO32-)＞c(HCO3-)＞c(NH3·H2O)，A正確；B、根據電荷守恒可知c(NH4+)＋c(H+)＝c(HCO3-)＋c(OH-)＋2c(CO32-)，B不正確；C、根據物料守恒可知c(CO32-) + c(HCO3-) +c(H2CO3)＝0.1 mol·L-1，C正確；D、碳氧根據物料守恒可知c(NH4+)+ c(NH3·H2O)＝2c(CO32-) + 2c(HCO3-) +2c(H2CO3)，D正確，答案選ACD。

考點：考查熱化學方程式的書寫、平衡常數計算、外界條件對平衡狀態(tài)的影響、溶液酸堿性判斷以及溶液中離子濃度大小比較