Question

（16分）二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源。2014年11月12日中美两国在北

京发表《中美气候变化联合声明》，中国政府承诺到2030年前停止增加二氧化碳排放，

为此政府大力推广二氧化碳的综合开发和利用。以CO₂和NH₃为原料合成尿素是固定和

利用CO₂的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：

反应Ⅰ：2NH₃（g）＋CO₂（g）NH₂CO₂NH₄（s）            △H₁ = a kJ·mol^－1

反应Ⅱ：NH₂CO₂NH₄（s）CO（NH₂）₂（s）＋H₂O（g）        △H₂ =＋72.49kJ·mol^－1

总反应Ⅲ：2NH₃（g）＋CO₂（g）CO（NH₂）₂（s）＋H₂O（g）    △H₃ =－86.98kJ·mol^－1

请回答下列问题：

（1）反应Ⅰ的△H₁ =__________kJ·mol^－1（用具体数据表示）。

（2）反应Ⅲ中影响CO₂平衡转化率的因素很多，图1为某特定条件下，不同水碳比n（H₂O）/n（CO₂）和温度影响CO₂平衡转化率变化的趋势曲线。

①其他条件相同时，为提高CO₂的平衡转化率，生产中可以采取的措施是_________（填“提高”或“降低”）水碳比。

②当温度高于190℃后，CO₂平衡转化率出现如图1所示的变化趋势，其原因是__________________。

（3）反应Ⅰ的平衡常数表达式K₁ =____________________。

（4）某研究小组为探究反应Ⅰ中影响c（CO₂）的因素，在恒温下将0.4molNH₃和0.2molCO₂放入容积为2L的密闭容器中，从反应开始到达到平衡过程中c（CO₂）随时间t变化趋势的曲线如图2所示。若其他条件不变，t₁时将容器体积压缩到1L，请画出t₁后c（CO₂）随时间t变化趋势曲线（t₂达到新的平衡）。

（5）尿素在土壤中会发生反应CO（NH₂）₂＋2H₂O（NH₄）₂CO₃。下列物质中与尿素有类似性质的是______。

A．NH₂COONH₄

B．H₂NOCCH₂CH₂CONH₂

C．HOCH₂CH₂OH

D．HOCH₂CH₂NH₂

（6）人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图3。阳极室中发生的反应为                          、                                 。

Answer

（16分）

（1）-159.47（2分）

（2）①降低（2分）

②温度高于190℃时，因为反应Ⅲ是放热反应，温度升高平衡向逆方向移动，CO2的平衡转化率降低（2分，给出合理解释即可给分）。

（3）K­1=1/[c2（NH3）·c（CO2）] （2分）

（4）

（注意：曲线的起点、平衡点和变化趋势共2分）

（5）A、B（2分）

（6）2Cl－－2e－==Cl2↑（2分） CO（NH2）2 ＋3Cl2＋H2O==N2＋CO2＋6HCl （2分）

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，反应III-反应II可得反应I，则

△H1 =-86.98kJ/mol-72.49kJ/mol=-159.47kJ/mol；

（2）①根据图1可知，相同条件时，水碳比越小，二氧化碳的转化率越高，所以降低水碳比，可增大二氧化碳的转化率；

②因为反应III是放热反应，若温度高于190℃时，平衡会逆向移动，造成二氧化碳的转化率降低；

（3）反应I中的生成物为固体，所以平衡常数只用反应物的浓度表示为K=1/[c（NH3­）2c（CO2）]；

（4）原平衡时，二氧化碳的浓度为0.025mol/L，当容器的体积变为1L，则二氧化碳的浓度增大到0.05mol/L，容器的压强增大，则平衡正向移动，因为体积变为1L时，氨气与二氧化碳的浓度之比仍是2:1，所以达到的新平衡与原平衡是等效平衡生成物为固体，，则新平衡时二氧化碳的浓度仍为0.025mol/L，图像见答案；

（5）尿素的分子中含有C=O和-NH2基团，所以与尿素的性质类似的物质中也存在这样的结构，A、B中均有羰基和氨基，与尿素的性质相似，而C、D中含有醇羟基和氨基，所以与尿素的性质不同，答案选AB；

（6）根据装置图可知，产生氢气的一极为阴极，产生二氧化碳和氮气的一极为阳极，阳极发生氧化反应，因为尿素为有机物，不会产生离子，所以先是氯离子放电生成氯气，氯气再氧化尿素为二氧化碳和氮气，化学方程式是2Cl－－2e－==Cl2↑、 CO（NH2）2 ＋3Cl2＋H2O==N2＋CO2＋6HCl。

考点：考查盖斯定律的应用，对图像的分析，平衡移动的判断，电化学反应原理的应用