Question

氨可用于制取氨水、液氮、氮肥（尿素、碳铵等）、硝酸、铵盐、纯碱等，因此被广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维、塑料等行业中，最重要的化工产品之一。

（1）以甲烷为原料可制得合成氨气用的氢气。图1是一定温度、压强下，CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO（g）和2 mol H₂（g）的能量变化示意图，写出该反应的热化学方程式          （△H用E₁、E₂、E₃表示）。

（2）CO可使合成氨的催化剂中毒而失去活性，因此工业上常用乙酸二氨合铜（I）溶液来吸收原料气体中的CO，反应原理：  [Cu(NH₃)₂CH₃COO]（l）+ CO（g）+NH₃(g)Cu(NH₃)₃] CH₃COO·CO(l)  △H<0，吸收后的乙酸铜氨溶液经过适当处理后可再生而恢复其吸收CO的能力，则再生的适宜条件是           （填字母序号）。

A.高温、高压       B.高温、低压     C.低温、低压      D.低温、高压

（3）已知N₂（g）+ 3H₂ 2NH₃（g）△H=-94.4kJ·mol^-1,恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图2所示，各时间段最终均达平衡状态。

①在2L容器中发生反应，前20min内，ν(NH₃)=        ，放出的热量为        。

②25 min时采取的某种措施是                       。

③时段III条件下反应的平衡常数为            。(保留3位有数字)

（4）用氨气制取尿素[CO(NH₂)]的反应为:2NH₃（g）+CO₂(g)CO(NH₂)₂(l)+H₂O(g) △H<0。某温度下，向容器为100mL的密闭容器中通入4 mol NH₃和2molCO₂，该反应进行到40s时，达到平衡，此时CO₂的转化率为50%。图3中的曲线表示在前25s内NH₃的浓度随时间的变化。若反应延续至70s，保持其他条件不变的情况下，请在图3中用实线画出使用催化剂后c(NH₃)随时间的变化曲线。

Answer

（1）CH4（g）+H2O（g）CO（g）+ 3H2（g）△H＝3（E2-E1）/2kJ·mol-1 （2分）

（2）B（2分） （3）①0.050mol/(L·min) （2分） 94.4kJ（2分）

②将NH3从反应体系中分离出去（2分） ③2.37mol-2·L2（2分）

（4）如图（2分）

【解析】

试题分析：（1）反应的反应效应或焓变等于生成物能量总和与反应能量总和之差，从图1可以求得△H，热化学方程式为： CH4(g) +H2O(g)CO(g) + 2H2(g) △H＝(E2－E1)kJ/mol。

（2） 该反应是一个气体分子数减少的放热反应，要使乙酸铜氨溶液再生则应使平衡逆向移动，高温、低压有利于平衡逆向进行，答案选B。

（3）①20min时氨气的浓度为1.00 mol·L－1，所以v (NH3)＝1.00 mol/L÷20min＝0.050 mol/(L·min)。

20min时，生成的NH3为1.00 mol·L－1×2L＝2mol，从热化学方程式可知，此时放热94.4kJ。

②25min时，NH3浓度发生突变，由1.00 mol·L－1瞬间减小至0，然后又逐渐增大，说明25 min时采取的措施是：将NH3从反应体系中分离出去。

③时段Ⅲ达到平衡时各物质的浓度为：c(H2)＝0.75 mol·L－1、c(N2)＝0.25 mol·L－1、c(NH3)＝0.50 mol·L－1，则反应N2(g)+ 3H22NH3(g)的平衡常数K＝＝2.37。

（4） 达到平衡时CO2的转化率为50%，则反应的NH3为2mol，平衡时氨气浓度为c(NH3)＝0.02 mol·L－1。若保持其他条件不变，使用催化剂的情况下，起始状态相同，平衡状态也相同，但到达平衡的时间缩短，c(NH3)随时间的变化曲线可表示为（见答案）。

考点：考查热化学方程式、化学平衡及其影响因素、反应速率，化学平衡计算及图象。