Question

氨氣是一種重要的化工產(chǎn)品，是生產(chǎn)銨鹽、尿素等的原料．工業(yè)合成氨的反應(yīng)如下：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4KJ?mol^-1
（1）2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）在恒容密閉容器中達(dá)到平衡的標(biāo)志有

 

①單位時(shí)間內(nèi)生成3n mol H₂：同時(shí)生成2n mol NH₃
②用NH₃、N₂、H₂表示反應(yīng)速率比為2：1：3 
③混合氣體的密度不再改變 
④混合氣體壓強(qiáng)不再改變 
⑤混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變
A．①③④B．①②④⑤C．①④⑤D．②③④
（2）工業(yè)上常用CO₂和NH₃通過(guò)如下反應(yīng)合成尿素[CO（NH₂）₂]．
CO₂（g）+2NH₃（g）

一定條件

CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0
t℃時(shí)，向容積恒定為2L的密閉容器中加入0.10molCO：和0.40molNH₃，70min開(kāi)始達(dá)到平衡．反應(yīng)中CO₂（ g）的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如下表所示：

時(shí)間/min	0	30	70	80	100
n（CO2）/mol	0.10	0.060	0.040	0.040	0.040

①20min時(shí)，υ_正（CO₂ ）

 

80min時(shí)．υ_逆（H₂O）（填“＞”、“=”或“＜”）．
②在100min時(shí)，保持其它條件不變，再向容器中充入0.050mol CO₂和0.20mol NH₃，重新建立平衡后CO₂的轉(zhuǎn)化率與原平衡相比將

 

（填“增大”、“不變”或“減小”）．
③上述可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

（保留二位小數(shù)）．
④根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖甲中繪制出在t℃下NH₃的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的圖象；保持其它條件不變；則（t+10）℃下正確的圖象可能是

 

（填圖甲中的“A”或“B”）．
⑤圖乙所示裝置（陰、陽(yáng)極均為惰性電極）可用于電解尿素〔CO（NH₂）₂〕的堿性溶液制取氫氣．該裝置中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為

 

，若兩極共收集到氣體22.4L（標(biāo)況），則消耗的尿素為

 

g（忽略氣體的溶解）．

Answer 1

考點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計(jì)算,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,電解原理

專題：

分析：（1）化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，且不等于0，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進(jìn)行判斷，得出正確結(jié)論；
（2）①增大濃度，加快化學(xué)反應(yīng)速率；
②根據(jù)等效平衡進(jìn)行判斷；
③根據(jù)平衡常數(shù)的定義進(jìn)行計(jì)算；
④升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，氨氣的轉(zhuǎn)化率減��；
⑤根據(jù)電解原理書寫電極反應(yīng)式，并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算．

解答： 解：（1）單位時(shí)間內(nèi)：①生成3n mol H₂是正反應(yīng)，同時(shí)生成2n mol NH₃為逆反應(yīng)，且化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故正逆反應(yīng)速率相等，故①正確；
②用NH₃、N₂、H₂表示反應(yīng)速率比為2：1：3，化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，與平衡無(wú)關(guān)，故②錯(cuò)誤；
③密度=

總質(zhì)量

體積

，總質(zhì)量不變，體積不變，故混合氣體的密度不再改變不能作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故③錯(cuò)誤；
④反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不等，故混合氣體壓強(qiáng)不再改變可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故④正確；
⑤平均相對(duì)分子質(zhì)量=

總質(zhì)量

總物質(zhì)的量

，總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量在變，故混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故⑤正確；故在恒容密閉容器中達(dá)到平衡的標(biāo)志有①④⑤，
故選C；
（2）①20min時(shí)，n（CO₂ ）=0.06～0.10mol，80min時(shí)，n（H₂O）=0.06mol，n（CO₂ ）＞n（H₂O），故20min時(shí)，υ_正（CO₂ ）＞80min時(shí)．υ_逆（H₂O），故答案為：＞；
②原始投料n（CO₂ ）：n（NH₃）=0.1mol：0.4mol=1：4，新增投料n（CO₂ ）：n（NH₃）=0.05mol：0.2mol=1：4，恒溫恒容，投料比相同，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，有利于平衡正向移動(dòng)，故平衡后CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：增大；
③平衡時(shí)，c（CO₂）=0.04÷2=0.02mol/L，c（NH₃）=（0.4-0.06×2）÷2=0.14mol/L，c（H₂O）=0.06÷2=0.03mol/L，故K=

0.03

0.02×0.14×0.14

=76.53，故答案為：76.53；
④升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，平衡逆向移動(dòng)，氨氣的轉(zhuǎn)化率減小，故答案為：B；
⑤CO（NH₂）₂中N的化合價(jià)升高，被氧化，在陽(yáng)極放電，失電子，生成碳酸根離子，電解反應(yīng)式為：CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；n（氣體）=

22.4L

22.4L/mol

=1mol，總反應(yīng)為：CO（NH₂）₂+2OH^- 

電解  .

N₂↑+3H₂↑+CO₃^2-，
故CO（NH₂）₂～N₂+3H₂
   1          4
  0.25mol   1mol
故m（CO（NH₂）₂）=0.25mol×60g/mol=15g，
故答案為：15．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響因素、平衡常數(shù)的計(jì)算、電解原理及相關(guān)計(jì)算，綜合性較強(qiáng)，難度中等．