Question

7．二氧化碳是一種寶貴的碳氧資源，以CO₂和NH₃為原料合成尿素是固定和利用CO₂的成功范例，在尿素合成塔中的主要反應可表示如下：
反應Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H₁=akJ•mol^-1
反應Ⅱ：NH₂COONH₄（s）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₂=+72.49kJ•mol^-1
總反應：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₃=-86.98kJ•mol^-1
請回答下列問題：
（1）反應Ⅰ的△H₁=-159.47kJ•mol^-1（用具體數(shù)據(jù)表示）．
（2）反應Ⅱ的△S＞（填“＞”或“＜”）0，一般在高溫（填“高溫”或“低溫”）情況下有利于該反應的進行．
（3）一定溫度下在體積為VL的容器中進行反應Ⅰ，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是BD（填字母序號）．
A．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化
B．容器內(nèi)氣體總壓強不再變化
C.2v_正（NH₃）=v_逆（CO₂）
D．容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化．

Answer 1

分析 （1）反應Ⅰ的熱化學方程式可以依據(jù)反應Ⅱ、Ⅲ熱化學方程式計算得到，同時得到反應的焓變；
（2）反應Ⅱ：NH₂COONH₄（s）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₂=+72.49kJ•mol^-1是氣體探究增大的吸熱反應，熵變△S＞0，焓變△H＞0，反應自發(fā)進行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0；
（3）反應Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H₁=akJ•mol^-1是氣體體積減小的放熱反應，當反應達到平衡狀態(tài)時，正、逆反應速率相等（同種物質(zhì)），各物質(zhì)的濃度、含量不再改變，以及由此衍生的一些物理量也不變，以此進行判斷．

解答 解：（1）反應Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H₁=akJ•mol^-1
反應Ⅱ：NH₂COONH₄（s）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₂=+72.49kJ•mol^-1
總反應Ⅲ：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₃=-86.98kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律計算反應Ⅰ+反應Ⅱ得到：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₃=akJ•mol^-1+72.49kJ•mol^-1=-86.98kJ•mol^-1
a=-159.47akJ•mol^-1，
故答案為：159.47；
（2）反應Ⅱ：NH₂COONH₄（s）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₂=+72.49kJ•mol^-1是氣體探究增大的吸熱反應，熵變△S＞0，焓變△H＞0，反應自發(fā)進行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0，則滿足此關系應是高溫條件下，反應自發(fā)進行，
故答案為：＞，高溫；
（3）反應Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H₁=akJ•mol^-1是氣體體積減小的放熱反應，
A．反應物是氣體，生成物是固體，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終不變，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．反應前后氣體體積減小，容器內(nèi)氣體總壓強不再變化水泥反應達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．反應速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比為正反應速率之比，v_正（NH₃）=2v_逆（CO₂）說明二氧化碳正逆反應速率相同，但2v_正（NH₃）=v_逆（CO₂）不能說明反應中正逆反應速率相同，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．容器內(nèi)混合氣體質(zhì)量變化，體積不變，當容器中混合氣體的密度不再變化說明反應達到平衡狀態(tài)，故D正確，
故答案為：BD．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫，反應自發(fā)進行的判斷依據(jù)，化學平衡的標志判斷，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．