Question

【題目】尿素（NH2CONH2)是目前含氮量最高的氮肥。國(guó)內(nèi)外主要以NH3和CO2為原料進(jìn)行合成。主要通過(guò)以下二個(gè)反應(yīng)進(jìn)行：

第一步：2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(l) △H1=-117.2kJ·mol-1

第二步：H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l) △H2=+21.7kJ·mol-1

請(qǐng)回答：

(1)己知：NH3(l) NH3(g) △H3 = ckJ·mol-1。火電廠煙氣脫硝所使用的還原劑氨氣主要來(lái)自于尿素水解。則反應(yīng)NH2CONH2(l)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)的 △H4=_________kJ·mol-1 (用含c的式子表示)，該反應(yīng)能在常溫下緩慢發(fā)生的主要原因是__________________。

(2)①一定條件下，n(NH3)/n(CO2)對(duì)NH2COONH4的平衡轉(zhuǎn)化率會(huì)產(chǎn)生明顯的影響，如圖1所示。NH2COONH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨n(NH3)/n(CO2)增大而上升，試分析其原因：_______________。

②恒溫密閉容器中，一定量的NH3和CO2反應(yīng)合成尿素，第10 min達(dá)到平衡。若相同條件下反應(yīng)1的速率要快于反應(yīng)2，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出0～15min內(nèi)，NH2COONH4的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化曲線____________。

③下圖表示不同條件下，反應(yīng)：N2(g) +3H2(g)2NH3(g)的產(chǎn)物濃度隨時(shí)間的變化曲線。

下列有關(guān)說(shuō)法中，正確的是____________。

A.達(dá)到平衡時(shí)間最快的是II

B.反應(yīng)約10分鐘后，三個(gè)反應(yīng)均己達(dá)到平衡

C.I條件下氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率大于Ⅱ

D.三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)一定相同

(3)用電化學(xué)方法可以實(shí)現(xiàn)低溫常壓合成氨。下圖是以含N3-熔融鹽為電解質(zhì)，電解合成氨裝置的工作原理示意圖。陰極的電極反應(yīng)是_______________________。

Answer 1

【答案】 95.5+2c 該反應(yīng)是熵增反應(yīng)，有利于正向進(jìn)行 過(guò)量的氨氣和產(chǎn)物水進(jìn)一步反應(yīng)，使反應(yīng)2的化學(xué)平衡正向移動(dòng)，從而使NH2COONH4的平衡轉(zhuǎn)化率上升 A N2+6e-=2N3-

【解析】（1）考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算以及化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判斷，①2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4(l)，②H2NCOONH4(l) H2O(l)+H2NCONH2(l)，③NH3(l) NH3(g)，根據(jù)蓋斯定律的計(jì)算，2×③－(①＋②)得出：△H3=(95.5＋2c)kJ·mol－1；此反應(yīng)是熵增反應(yīng)，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行；（2）本題考查勒夏特列原理的應(yīng)用， ①過(guò)量的氨氣和產(chǎn)物水進(jìn)一步反應(yīng)，使反應(yīng)2的化學(xué)平衡正向移動(dòng)，從而使NH2COONH4的平衡轉(zhuǎn)化率上升；②相同條件下，反應(yīng)1的速率快于反應(yīng)2，因此生成H2NCOONH4曲線比消耗H2NCOONH4曲線陡，在10min時(shí)達(dá)到平衡，即10min到15min應(yīng)是平行x軸的直線，即圖像是；③A、根據(jù)圖像，II首先達(dá)到平衡，即II的反應(yīng)速率最快，首先達(dá)到平衡，故A正確；B、反應(yīng)到10min，II和III達(dá)到平衡，I不知道10min后曲線，因此無(wú)法判斷I是否達(dá)到平衡，故B錯(cuò)誤；C、題目中沒(méi)有說(shuō)明改變的條件，如果I改變的條件是通入H2，雖然平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，但氫氣的轉(zhuǎn)化率降低，如果II是增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，故C錯(cuò)誤；D、如果II是升高溫度，反應(yīng)速率加快，但化學(xué)平衡常數(shù)降低，II通入氫氣，溫度不變，平衡常數(shù)不變，則兩者平衡常數(shù)不相同，故D錯(cuò)誤；（3）考查電解原理以及電極反應(yīng)式的書寫，根據(jù)裝置圖電子移動(dòng)方向，電子從電源的負(fù)極出發(fā)流向陰極，從陽(yáng)極流向電源的正極，通N2的一極為陰極，通氫氣的一極為陽(yáng)極，陰極電極反應(yīng)式為N2+6e－=2N3－。