Question

13．工業(yè)上合成尿素（H₂NCONH₂）分為兩步：
第一步，將液態(tài)氨氣與氣態(tài)CO₂化合得到氨基甲酸銨（H₂NCOONH₄）；
第二步，將氨基甲酸銨分解得到尿素：
H₂NCOONH₄（l）?H₂O（1）+H₂NCONH₂ （1）△H₁═+226.3kJ•mol^-1．
（1）已知總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（1）+H₂NCONH₂ （1）△H₂=-103.7kJ•mol^-1．
①下列能提高尿素產(chǎn)率的措施是B．
A．升溫         B．加壓           C．添加催化劑
②寫(xiě)出第一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（l）△H=-330.0kJ•mol^-1．
（2）已知：NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）．某實(shí)驗(yàn)小組在一固定容積的密閉容器中加入NH₂COONH₄（s）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以探究外界因素對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響，記錄了下列數(shù)據(jù)．

溫度（℃）	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡總壓強(qiáng)（kPa）	5.7	8.3	12.0	17.1	24.0
平衡氣體總濃度（×10-3mol•L-1）	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

①下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的是C
A.2v_正（NH₃）═v_逆（CO₂）                 B．密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變
C．密閉容器中氣體總濃度不變             D．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
②25.0℃與15.0℃時(shí)的平衡常數(shù)之比是8．
③上表實(shí)驗(yàn)的目的是探究溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響，通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出的結(jié)論是升高溫度平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)．
（3）已知：NH₂COONH₄+2H₂O?NH₄HCO₃+NH₃•H₂O．該研究小組分別用三份不同初始濃度的氨基甲酸銨溶液測(cè)定水解反應(yīng)速率，得到c（NH₂COO^-）隨時(shí)間變化趨勢(shì)如圖所示．
①計(jì)算T₃℃時(shí)，0～12min氨基甲酸銨水解反應(yīng)的平均速率0.0083mol/（L•min） （保留2位有效數(shù)字）．
②比較圖中T₁、T₂的大�。篢₁＜T₂（填“＞”、“=”或“＜”），判斷的理由是T₂℃反應(yīng)物起始濃度比T₁°C小，但相同時(shí)間內(nèi)0-6min的平均反應(yīng)速率仍比T₁°C時(shí)的大．

Answer 1

分析 （1）①2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（1）+H₂NCONH₂ （1）△H₂=-103.7kJ•mol^-1，反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，提高尿素產(chǎn)率平衡正向進(jìn)行；
②第一步，將液態(tài)氨氣與氣態(tài)CO₂化合得到氨基甲酸銨（H₂NCOONH₄），結(jié)合熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到；
（2）①根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
②先根據(jù)反應(yīng) NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），可知平衡時(shí)容器內(nèi)氣體的濃度之比為2：1，由總濃度求出NH₃、CO₂ 的平衡濃度，最后代入平衡常數(shù)的表達(dá)式來(lái)計(jì)算；
③上表實(shí)驗(yàn)的目的是探究溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響，升溫平衡正向進(jìn)行，向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行；
（3）①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的公式來(lái)計(jì)算；
②由圖象數(shù)據(jù)可以得出，用不同初始濃度，不同溫度下的平均速率的大小來(lái)說(shuō)明．

解答 解：（1）①2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（1）+H₂NCONH₂ （1）△H₂=-103.7kJ•mol^-1，反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，提高尿素產(chǎn)率平衡正向進(jìn)行，
A．升溫平衡逆向進(jìn)行，尿素產(chǎn)率減小，故A錯(cuò)誤；
B．加壓平衡正向進(jìn)行，尿素產(chǎn)率增大，故B正確；
C．添加催化劑改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，產(chǎn)率不變，故C錯(cuò)誤；
故答案為：B；
②Ⅰ．H₂NCOONH₄（l）?H₂O（1）+H₂NCONH₂ （1）△H₁═+226.3kJ•mol^-1，
Ⅱ.2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（1）+H₂NCONH₂ （1）△H₂=-103.7kJ•mol^-1，
蓋斯定律計(jì)算Ⅱ-Ⅰ得到：2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（l）△H=-330.0kJ•mol^-1，
故答案為：2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（l）△H=-330.0kJ•mol^-1；
（2）①NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，
A、2v_正（NH₃）═v_逆（CO₂） 未體現(xiàn)正逆的關(guān)系，v_正（NH₃）═2v_逆（CO₂）體現(xiàn)了正逆反應(yīng)速率相同，故A錯(cuò)誤；
B、因?yàn)榉磻?yīng)物是固體，容器中氨氣和二氧化碳的物質(zhì)的量之比為2：1，密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變，故B錯(cuò)誤；
C、密閉容器中氣體總濃度不變，說(shuō)明總物質(zhì)的量不變，正逆反應(yīng)速率相等，故C正確；
D、因?yàn)榉磻?yīng)物是固體，所以整個(gè)體系中氣體摩爾質(zhì)量是個(gè)定值，故D錯(cuò)誤；
故答案為；C；
②25.0℃，總濃度為4.8×10^-3 mol/L，容器內(nèi)氣體的濃度之比為2：1，故NH₃和CO₂的濃度分別為3.2×10^-3 mol/L、1.6×10^-3 mol/L，代入平衡常數(shù)表達(dá)式：K=（3.2×10^-3）²×1.6×10^-3 =1.6384×10^-8，
15.0℃時(shí)，總濃度為2.4×10^-3 mol/L，容器內(nèi)氣體的濃度之比為2：1，故NH₃和CO₂的濃度分別為1.6×10^-3 mol/L、0.8×10^-3 mol/L，代入平衡常數(shù)表達(dá)式：K=（1.6×10^-3）²×0.8×10^-3 =2.048×10^-9，25.0℃與15.0℃時(shí)的平衡常數(shù)之比=1.6384×10^-8：2.048×10^-9=8，
故答案為：8；
（3）T₃℃時(shí)，0～12min氨基甲酸銨水解反應(yīng)的平均速率，依據(jù)圖象可知濃度變化c（NH₂COO^-）=1.65mol/L-1.1.55mol/L=0.1mol/L，化學(xué)反應(yīng)速率V=$\frac{0.1mol/L}{12min}$=0.0083mol/（L•min），
故答案為：0.0083mol/（L•min）；
⑤因T₂℃反應(yīng)物起始濃度較小，但0～6min的平均反應(yīng)速率（曲線的斜率）仍比T₁℃大，說(shuō)明T₁＜T₂，T₂℃反應(yīng)物起始濃度比T₁°C小，但相同時(shí)間內(nèi)0-6min的平均反應(yīng)速率仍比T₁°C時(shí)的大，
故答案為：＜；T₂℃反應(yīng)物起始濃度比T₁°C小，但相同時(shí)間內(nèi)0-6min的平均反應(yīng)速率仍比T₁°C時(shí)的大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)的計(jì)算，反應(yīng)速率的計(jì)算、圖象分析應(yīng)用等，注重了基礎(chǔ)知識(shí)的考查，題目難度中等．