Question

工业生产硝酸铵的流程如下图所示：

（1）硝酸铵的水溶液呈              (填“酸性”、“中性”或“碱性”)；其水溶液中各离子的浓度大小顺序为               。

（2）已知N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H < 0，当反应器中按n(N₂)：n(H₂)=1：3投料，分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线如下图。

①曲线a对应的温度是            。

②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是                  。

A．及时分离出NH₃可以提高H₂的平衡转化率

B．P点原料气的平衡转化率接近100%，是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件

C．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)＞K(N)

D．M点比N点的反应速率快

E．如果N点时c(NH₃)＝0.2 mol·L^－1，N点的化学平衡常数K ≈ 0.93 L²/mol²

（3）尿素[ CO(NH₂)₂ ]是一种非常重要的高效氮肥，工业上以NH₃、CO₂为原料生产尿素，该反应实际为两步反应：

第一步：2NH₃(g)＋CO₂(g)===H₂NCOONH₄(s)   ΔH=－272 kJ·mol^－1

第二步：H₂NCOONH₄(s)===CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)  ΔH=＋138 kJ·mol^－1

写出工业上以NH₃、CO₂为原料合成尿素的热化学方程式：                          。

（4）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下左图所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第_________步反应决定，总反应进行到_________min时到达平衡。

②在上右图中画出第二步反应的平衡常数K随温度的变化的示意图。

（5）电解尿素[ CO(NH₂)₂ ]的碱性溶液制纯净氢气的过程中同时产生氮气。电解时，阳极的电极反应式为______________________。

Answer

（1） 酸性（1分），c(NO3－)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH－)（2分）（2）① 200℃（1分）

②ACE（2分） （3）2NH3(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(NH2)2 (s) ΔH=－134kJ/mol（2分）

（4）① 2（1分） 55（1分） ② （1分）

（5）CO(NH2)2＋8OH－－6e－＝CO32－＋N2↑＋6H2O（2分）

【解析】

试题分析：（1）硝酸铵中铵根离子水解使溶液显酸性，所以溶液中离子浓度为c(NO3－)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH－)。

（2）①因为反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，氨气的物质的量分数减小，所以a为200℃；

②A、及时分离出氨气平衡正向移动，提高氢气的转化率，A正确；B、P点的原料转化率接近100%，但是压强的增大转化率提高的并不多，还需要考虑设备的要求，所以不是当前工业采用的温度和压强，B错误；C、b的温度比c温度低，平衡正向移动，平衡常数大，但在相同的温度下平衡常数不变，C正确；D、N点温度高于M点，所以M点比N点的反应速率慢，D错误；E、如果N点时c(NH3)＝0.2 mol·L－1，假设氮气的起始加入的浓度为amol/L，氢气的浓度为3amol/L，有

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始量（mol） a 3a 0

转化量（mol） 0.1 0.3 0.2

平衡量（mol）a-0.1 3a-0.3 0.2

则0.2/（a-0.1+3a-0.3+0.2）＝20%，解得a＝0.3，则平衡常数＝，E正确，答案选ACE。

（3）根据盖斯定律可知反应①+反应②即可氨气和二氧化碳合成尿素的热化学方程式为：2NH3(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(NH2)2 (s) ΔH＝－134kJ/mol。

（4）①从图分析生成尿素最慢，所以反应的快慢由第二步反应决定。反应到55min时各物质的浓度几乎不变，反应达到平衡。

②反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，平衡常数变大，所以图像如下。

（5）电解尿素[ CO(NH2)2 ]的碱性溶液制纯净氢气的过程中同时产生氮气。电解时阳极失去电子，发生氧化反应，氮气是氧化产物，则阳极的电极反应式为CO(NH2)2＋8OH－－6e－＝CO32－＋N2↑＋6H2O。

【考点定位】本题主要是盐类水解，平衡移动，化学平衡计算以及电极反应式的书写等

【名师点晴】有关化学平衡、化学反应速率的图表题一直是高考关注的热点，在审题时，一般采用“看特点，识图像，想原理，巧整合”四步法。第一步：看特点。即分析可逆反应化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。第二步：识图像。即识别图像类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐点等)的关系。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。第三步：想原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。第四步：巧整合。图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。