Question

化学反应原理在工业生产中具有十分重要的意义。

(1)工业生产可以用NH₃(g)与CO₂(g)经两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如下：

则NH₃ (g)与CO₂(g)反应生成尿素的热化学方程式为___________________________。

（2）已知反应Fe(s)+CO₂(g) FeO(s)＋CO(g) ΔH ＝a kJ·mol^－1。测得在不同温度下，该反应的平衡常数K随温度的变化如下：

温度(℃)	500	700	900
K	1. 00	1.47	2.40

①该反应的化学平衡常数K的表达式为         ，a________0(填“>”、“<”或“＝”)。在500 ℃ 2 L密闭容器中进行反应，Fe和CO₂的起始量均为4 mol，则5 min后达到平衡时CO₂的转化率为________，生成CO的平均速率v (CO)为_______________。

②700 ℃反应达到平衡后，要使反应速率增大且平衡向右移动，可采取的措施有               。

（3）利用CO与H₂可直接合成甲醇，下图是由“甲醇-空气”形成的绿色燃料电池的工作原理示意图，写出以石墨为电极的电池工作时负极的电极反应式               ，利用该电池电解1L 0.5mol/L的CuSO₄溶液，当消耗560mLO₂ (标准状况下)，电解后溶液的pH＝          (溶液电解前后体积的变化忽略不计)。

Answer

（1）2NH3(g)+CO2(g)H2O(l)+ CO(NH2)2(s) △H =-134kJ•mol-1（2）①K =；> ； 50%；0.2mol/(L•min)；②增加 CO2 的量、升高温度；（3）CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；1；

【解析】

试题分析：（1）由图示可知，两步反应的完成的热效应与一步完成的热效应是相同的，将两个反应相加可得2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-134 kJ/mol，故答案为：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-134 kJ/mol；

（2）①反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数k=，

由表中数据可知，对于反应①，温度越高平衡常数越大，说明升高温度平衡向正反应移动，升高温度平衡向吸热反应进行，故a＞0，

令平衡时参加反应的二氧化碳的物质的量为xmol，则：

Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)

开始(mol)：4 0

变化(mol)：x x

平衡(mol)：4-x x

所以=1，解得x=2，

故二氧化碳的转化率为×100%=50%，

故CO表示的平均速率v(CO)==0.2mol/(L•min)

故答案为：；＞；50%；0.2mol/(Lmin)；

②根据该反应是气体体积不变的吸热反应，所以要使反应速率增大且平衡向右移动，可采取的措施是增加CO2的量或者升高温度，故答案为：增加CO2的量或者升高温度；

（3）负极发生氧化反应，负极CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，依据电子守4OH-～O2～4e-，当消耗560mLO2(标准状况下)时即=0.025mol，依据电子守恒4OH-～O2～4e-，则消耗的氢氧根离子物质的量为0.025mol×4=0.1mol，所以溶液中氢离子的浓度为：=0.1mol/L，故pH=1；故答案为：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；1。

考点：考查了化学反应速率计算、平衡常数、化学平衡计算、影响反应速率与化学平衡移动的因素、盖斯定律与反应热的计算等相关知识。