Question

氨是最重要的化工產(chǎn)品之一．
（1）合成氨用的氫氣可以甲烷為原料制得：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）．有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖1所示．CH₄（g）與H₂O（g）反應(yīng)生成CO（g）和H₂（g）的熱化學(xué)方程式為

 

．

（2）CO對(duì)合成氨的催化劑有毒害作用，常用乙酸二氨合銅（Ⅰ）溶液來(lái)吸收原料氣中CO，其反應(yīng)原理為

 

：
[Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO?CO（l）；△H＜0
吸收CO后的乙酸銅氨液經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，再生的適宜條件是

 

．（填寫(xiě)選項(xiàng)編號(hào)）
A．高溫、高壓   B．高溫、低壓   C．低溫、低壓    D．低溫、高壓
（3）用氨氣制取尿素[CO（NH₂）₂]的反應(yīng)為：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0
某溫度下，向容積為100L的密閉容器中通入4mol NH₃和2mol CO₂，該反應(yīng)進(jìn)行到40s時(shí)達(dá)到平衡，此時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%．該溫度下此反應(yīng)平衡常數(shù)K的值為

 

．如圖2中的曲線表示該反應(yīng)在前25s內(nèi)的反應(yīng)進(jìn)程中的NH₃濃度變化．若反應(yīng)延續(xù)至70s，保持其它條件不變情況下，請(qǐng)?jiān)趫D中用實(shí)線畫(huà)出使用催化劑時(shí)該反應(yīng)的進(jìn)程曲線．
（4）將尿素施入土壤后，大部分是通過(guò)轉(zhuǎn)化為碳酸銨或碳酸氫銨后才被作物所利用，尿素分子在微生物分泌的脲酶作用下，轉(zhuǎn)化為碳酸銨．已知弱電解質(zhì)在水中的電離平衡常數(shù)（25℃）如下表：

弱電解質(zhì)	H2CO3	NH3?H2O
電離平衡常數(shù)	Ka1=4.30×10-7 Ka2=5.61×10-11	1.77×10-5

現(xiàn)有常溫下0.1mol?L^-1的（NH₄）₂CO₃溶液；
①你認(rèn)為該溶液呈

 

性（填“酸”、“中”、“堿”），原因是

 

．
②就該溶液中粒子之間有下列關(guān)系式，你認(rèn)為其中正確的是

 

．
A．c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（NH₃?H₂O）
B．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+c（CO₃^2-）
C．c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.1mol?L^-1
D．c（NH₄⁺）+c（NH₃?H₂O）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的調(diào)控作用,離子濃度大小的比較

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)圖象分析反應(yīng)過(guò)程都是能量降低的過(guò)程，說(shuō)明反應(yīng)是放熱反應(yīng)；寫(xiě)出對(duì)應(yīng)熱化學(xué)方程式，依據(jù)蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）依據(jù)平衡移動(dòng)方向分析判斷需要的條件；
（3）依據(jù)化學(xué)方程式和平衡常數(shù)概念寫(xiě)出表達(dá)式，注意尿素是固體；根據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，計(jì)算平衡常數(shù)；依據(jù)催化劑的作用畫(huà)出圖象；
（4）①依據(jù)弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)比較弱電解質(zhì)強(qiáng)弱，鹽類(lèi)水解原理分析判斷溶液酸堿性；
②依據(jù)溶液中離子性質(zhì)，電荷守恒、物料守恒、離子濃度大小比較的方法分析選擇．

解答： 解：（1）圖象分析反應(yīng)過(guò)程都是能量降低的過(guò)程，說(shuō)明反應(yīng)是放熱反應(yīng)；反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：
①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-282KJ/mol
②H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol
③CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol
由蓋斯定律③-②×3-①得到：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1kJ?mol^-1；
（2）吸收CO后的乙酸銅氨液經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，依據(jù)化學(xué)平衡[Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO?CO（l）；△H＜0，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，平衡逆向進(jìn)行是再生的原理，再生的適宜條件是高溫低壓；
故答案為：B；
（3）2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）．依據(jù)化學(xué)方程式和平衡常數(shù)概念寫(xiě)出平衡常數(shù)K=

c(H2O)

c(CO2)c2(NH3)

，向容積為100L的密閉容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，該反應(yīng)進(jìn)行到40s時(shí)達(dá)到平衡，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，消耗二氧化碳濃度0.02mol/L×50%=0.01mol/mol；
                 2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  0.04        0.02         0            0
變化量（mol/L）  0.02         0.01        0           0.01
平衡量（mol/L）   0.02       0.01         0           0.01
K=

c(H2O)

c(CO2)c2(NH3)

=

0.01

0.022×0.01

=2500L²?mol^-2
故答案為：2500 L²?mol^-2；
如圖2中的曲線表示該反應(yīng)在前25s內(nèi)的反應(yīng)進(jìn)程中的NH₃濃度變化．若反應(yīng)延續(xù)至70s，保持其它條件不變情況下，在圖中用實(shí)線畫(huà)出使用催化劑時(shí)，改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，該反應(yīng)的進(jìn)程曲線為，曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在橫坐標(biāo)40之前，縱坐標(biāo)必需在20的線上，如圖為，
故答案為：2500；；
（4）①分析電離平衡常數(shù)可知電離程度，NH₃?H₂O＞H₂CO₃＞HCO₃^-，對(duì)應(yīng)鹽水解程度NH₄⁺＜HCO^3-＜CO₃^2-，常溫下0.1mol?L^-1的（NH₄）₂CO₃溶液呈堿性，由于NH₃?H₂O的電離平衡常數(shù)大于HCO₃^-的電離平衡常數(shù)，因此CO₃^2-水解程度大于NH₄⁺水解程度，溶液中c （OH^-）＞c（H⁺），溶液呈堿性；
故答案為：堿，由于NH₃?H₂O的電離平衡常數(shù)大于HCO₃^-的電離平衡常數(shù)，因此CO₃^2-水解程度大于NH₄⁺水解程度，溶液中c （OH^-）＞c（H⁺），溶液呈堿性；
②A．溶液中銨根離子濃度大于碳酸根離子濃度，碳酸根離子水解程度大于銨根離子水解程度，所以溶液中離子濃度大小為：c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（NH₃?H₂O），故A正確；
B．溶液中存在電荷守恒為：c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2c（CO₃^2-），故錯(cuò)誤；
C．依據(jù)溶液中物料守恒得到：c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.1mol?L^-1 ，故C正確；
D．依據(jù)溶液中物料守恒，n（N）：n（C）=2：1，結(jié)合溶液中離子種類(lèi)和守恒關(guān)系得到：c（NH₄⁺）+c（NH₃?H₂O）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故D正確；
故答案為：ACD．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)方法，化學(xué)平衡影響因素分析，電解質(zhì)溶液中離子濃度關(guān)系的應(yīng)用判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．