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尿素[CO(NH2)2]是含氮量最高的氮肥。 （1）已知工业上合成尿素的反应分为...

尿素[CO(NH2)2]是含氮量最高的氮肥。

（1）已知工业上合成尿素的反应分为 如下两步：

第1步：2NH3(1)+CO2(g)H2NCOONH4(1)   ΔH1=-330.0kJ•mol-1

第2步：H2NCOONH4(1)H2O(1)+CO(NH2)2(1)   ΔH2=+226.3kJ•mol-1

则下列各图能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线的是___(填字母编号)。

A.     B.

C.      D.

（2）一定条件下工业合成尿素的总反应：CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)，t℃时，向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.20molCO2和0.80molNH3，反应中CO2的物质的量随时间变化如下表所示：

时间/min

0

40

70

80

100

n(CO2)/mol

0.20

012

0.10

0.10

0.10

 

 

①前40min内v(NH3)=___，此温度下该反应的平衡常数为___。

②30min时v正(CO2)___80min时v逆(H2O)(选填“>”，“=”或“<”)。

③在100min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.10molCO2和0.40molNH3，重新建立平衡后CO2的转化率与原平衡相比将___(填“增大”、“不变”或“减小”)。

④氨碳比[]对合成尿素有影响，恒温恒容条件下将总物质的量为3mol的NH3和CO2的混合气体按不同的氨碳比进行反应，结果如图1所示。a、b线分别表示CO2或NH3的转化率变化，c线表示平衡体系中尿素的体积分数变化[]=___时，尿素产量最大；经计算，图中y=___(精确到0.01)。

（3）工业生产中为提高尿素的产率可采取的措施有___。

（4）近期科学家发现微生物可将生产废水中的尿素直接转化为对环境友好的两种物质，其工作原理如图2所示。回答下列问题：

①N极为___板(填“正”或“负”)，M电极反应式___。

②N极消耗标准状况下336L气体时，M极理论上处理的尿素的质量为___g。

 

C 0.002mol•L-1•min-1 0.556或 > 增大 2 0.36 增大反应物浓度、或增大压强、或定时分离出尿素 正 CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2↑+N2↑+6H+ 600g 【解析】 从第1步也就是第1个反应可知为放热反应，反应物的总能量应当大于生成物的总能量；从第2个反应可知为吸热反应，反应物的总能量应当小于生成物的总能量；据盖斯定律将两个反应相加可以有氨气与二氧化碳的总能量应当大于水与尿素的总能量； 根据v（CO2）=∆c/∆t进行计算；根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可以求出氨气表示的反应速率；从表中的数据可知当到70min时反应达平衡状态，根据三段式进行平衡常数的计算； 时反应物浓度大，而在80min时反应物浓度小，所以前者大于后者，又因80min时反应已达平衡状态，此时正逆反应速率相等； 时反应以达平衡状态，再加入原来反应物一半的反应物，又是定容，相当于加压，据此进行分析； 从图像可知当过到2时尿素产量最大，此时氨碳比为2，又因氨气与二氧化碳总物质的量为3mol，所以可知氨气为2mol，则二氧化碳为1mol，这时两种气体的转化率均为，据化学方程式为可知此时二氧化碳为，氨气为，尿素为，水为，据此可以求出尿素的体积分数为； 根据影响平衡移动的规律且要满足使化学平衡向右移动进行分析； 从图中可知N极为通入氧气产生水，为得电子，据原电池原理，故N为正极，M为负极失电子； 氧气物质的量为：，转移电子物质的量为：，从M极电极反应式可知尿素物质的量为：，进而计算出尿素的质量。 从第1步也就是第1个反应可知为放热反应，反应物的总能量应当大于生成物的总能量，可以排除D选项，从第2个反应可知为吸热反应，反应物的总能量应当小于生成物的总能量，可以排除B选项，据盖斯定律将两个反应相加可以有氨气与二氧化碳的总能量应当大于水与尿素的总能量，故而选C； 前40min分钟内，二氧化碳变化了，所以V(CO2)= =0.001mol/(L∙min)；据化学反应速率之比等于化学计量数之比可以知以氨气表示的反应速率之比为：，从表中的数据可知当到70min时反应达平衡状态，                                开始               0            0          转化                                平衡                       据化学平衡常数表达式：； 时反应物浓度大，而在80min时反应物浓度小，所以前者大于后者，又因80min时反应以达平衡状态，此时正逆反应速率相等，故应当是； 时反应以达平衡状态，再加入原来反应物一半的反应物，又是定容，相当于加压，平衡向右移动，故是增大； 从图像可知当过到2时尿素产量最大，此时氨碳比为2，又因氨气与二氧化碳总物质的量为3mol，所以可知氨气为2mol，则二氧化碳为1mol，这时两种气体的转化率均为，据化学方程式为可知此时二氧化碳为，氨气为，尿素为，水为，所以尿素的体积分数为：； 从化学方程式可知提高产率也就是要使化学平衡向右移动，所以可以是：增大反应物浓度、或增大压强、或定时分离出尿素； 从图中可知N极为通入氧气产生水，为得电子，据原电池原理，故N为正极，M为负极失电子，反应为：； 氧气物质的量为：，转移电子物质的量为：，从M极电极反应式可知尿素物质的量为：，所以其质量为：。  
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考点分析：
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一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l)   ΔH

（1）已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  ΔH1=-566kJ•mol-1；S(l)+O2(g)=SO2(g)  ΔH2=-296 kJ•mol-1，则反应热ΔH=___kJ•mol-1。

（2）其他条件相同、催化剂不同时，SO2的转化率随反应温度的变化如图a所示。260℃时___(填“Fe2O3”、“NiO”或“Cr2O3”)作催化剂反应速率最快。Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe2O3的主要优点是___。

 

（3）科研小组在380℃、Fe2O3作催化剂时，研究了不同投料比[n(CO)：n(SO2)]对SO2转化率的影响，结果如图b所示。请分析当n(CO)：n(SO2)=1：1时，SO2转化率接近50%的原因___。

（4）工业上还可用Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3。某温度下用1.0mol•L-1Na2SO3溶液吸收纯净的SO2，当溶液中c(SO32-)降至0.2mol•L-1时，吸收能力显著下降，应更换吸收剂。此时溶液中c(HSO3-)约为___mol•L-1，溶液的pH=___。(已知该温度下亚硫酸的平衡常数Ka1=1.75×10-2，Ka2=1.25×10-7)

（5）用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示。请写出该电解过程中，阴极区发生反应的方程式：___。

 

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NO、NO2是汽车尾气中主要的含氮氧化物。回答下列问题：

（1）已知氮氧化物转化过程中的能量变化如图(图中表示生成2molNO2的能量变化)。1molNO氧化为NO2的焓变ΔH=___。

（2）某温度下，反应的平衡常数如下：

a.2NO2(g)⇌N2(g)+2O2(g)  K=6.7×1016

b.2NO(g)⇌N2(g)+O2(g)  K=2.2×1030

分解反应趋势较大的反应是___(填“a”或“b”)；反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的K=___(保留三位有效数字)。

（3）已知反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2的正反应速率v正=k1cm(NO)cn(O2)，其中k为速率常数，可通过下列实验数据计算k、m、n。

 

起始浓度/mol•L-1

 

组别

NO

O2

初始速率 /mol•L-1•s-1

1

0.02

0.0125

7.98×10-3

2

0.02

0.0250

15.96×10-3

3

0.04

0 0125

31.92×10-3

 

则k1=___，m=___，n=___。

（4）已知该反应的历程为：

第一步：NO+NON2O2   快速平衡

第二步：N2O2+O22NO2   慢反应

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：v(正)=k1c2(NO)，v(逆)=k-1c(N2O2)。下列叙述正确的是___(填字母)。

A.第一步反应的平衡常数K=

B.v(第一步的正反应)<v(第一步的反应)

C.第二步的活化能比第一步的活化能高

D.第二步中N2O2与O2的碰撞100％有效

（5）一定条件下测得容器中NO、O2、NO2浓度发生如图变化。

①NO的平衡转化率为___。

②该温度下反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的平衡常数为___(保留整数)。

 

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研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。回答下列问题：

Ⅰ.CO可用于高炉炼铁，已知：

Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2(g)    △H1=akJ/mol

3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)    △H2= bkJ/mol

则反应Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)的△H3=___kJ/mol(用含a、b的代数式表示)。

Ⅱ.一定条件下，CO2和CO可以互相转化

（1）某温度下，在容积为2L的密闭容器按甲、乙两种方式投入反应物发生反应：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)。

甲容器15min后达到平衡，此时CO2的转化率为75%。此条件下该反应的平衡常数K=___。

（2）研究表明，温度、压强对反应“C6H5CH2CH3(g)+CO2(g)⇌C6H5CH=CH2(g)+CO(g)+H2O(g)   △H”中乙苯的平衡转化率影响如图所示：

则△H___0(填“>”“<”或“=”)，压强力p1、p2、p3从大到小的顺序是___。

 

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NO、NO2是汽车尾气中主要的含氮氧化物。回答下列问题：

（1）已知氮氧化物转化过程中的能量变化如图(图中表示生成2molNO2的能量变化)。1molNO氧化为NO2的焓变ΔH=___。

（2）某温度下，反应的平衡常数如下：

a.2NO2(g)⇌N2(g)+2O2(g)  K=6.7×1016

b.2NO(g)⇌N2(g)+O2(g)  K=2.2×1030

分解反应趋势较大的反应是___(填“a”或“b”)；反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的K=___(保留三位有效数字)。

（3）已知反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2的正反应速率v正=k1cm(NO)cn(O2)，其中k为速率常数，可通过下列实验数据计算k、m、n。

 

起始浓度/mol•L-1

 

组别

NO

O2

初始速率 /mol•L-1•s-1

1

0.02

0.0125

7.98×10-3

2

0.02

0.0250

15.96×10-3

3

0.04

0 0125

31.92×10-3

 

则k1=___，m=___，n=___。

（4）已知该反应的历程为：

第一步：NO+NON2O2   快速平衡

第二步：N2O2+O22NO2   慢反应

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：v(正)=k1c2(NO)，v(逆)=k-1c(N2O2)。下列叙述正确的是___(填字母)。

A.第一步反应的平衡常数K=

B.v(第一步的正反应)<v(第一步的反应)

C.第二步的活化能比第一步的活化能高

D.第二步中N2O2与O2的碰撞100％有效

（5）一定条件下测得容器中NO、O2、NO2浓度发生如图变化。

①NO的平衡转化率为___。

②该温度下反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的平衡常数为___(保留整数)。

 

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研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为___。利用反应6NO2+8NH37N2+12H2O也可处理NO2。当转移1.2mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是___L。

（2）已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)  ΔH=-196.6kJ/mol；2NO(g)+O2(g)2NO2(g)  ΔH=-113.0kJ/mol；

①则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)   ΔH的ΔH=___kJ/mol。

②一定条件下，将NO2与SO2以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是___。

A.体系压强保持不变

B.混合气体颜色保持不变

C.SO3和NO的体积比保持不变

D.每消耗1molSO3的同时生成1molNO2

③测得上述反应平衡时NO2与SO2的体积比为1：6，则平衡常数K=___。

（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，ΔH。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。

该反应ΔH___0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是___。

 

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