Question

氨是一種重要的化工產(chǎn)品，是氮肥工業(yè)、有機合成工業(yè)以及制造硝酸、銨鹽和純堿等的原料。

（1）以氨為燃料可以設(shè)計制造氨燃料電池，因產(chǎn)物無污染，在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。若電極材料均為惰性電極，KOH溶液作電解質(zhì)溶液，則該電池負(fù)極電極反應(yīng)式為           。

（2）在一定溫度下，在固定體積的密閉容器中進(jìn)行可逆反應(yīng)：N₂+3H₂2NH₃。該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是________________。

A．3v(H₂)_正=2v(NH₃)_逆

B．單位時間生成m mol N₂的同時消耗3m mol H₂

C．容器內(nèi)的總壓強不再隨時間而變化

D．混合氣體的密度不再隨時間變化

E．a(chǎn) molN≡N鍵斷裂的同時，有6amolN—H鍵斷裂

F．N₂、H₂、NH₃的分子數(shù)之比為1∶3∶2

（3）某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)合成氨的反應(yīng)。在容積固定為2L的密閉容器內(nèi)充入1molN₂和3molH₂，加入合適催化劑（體積可以忽略不計）后在一定溫度壓強下開始反應(yīng)，并用壓力計監(jiān)測容器內(nèi)壓強的變化如下：

反應(yīng)時間/min	0	5	10	15	20	25	30
壓強/MPa	16.80	14.78	13.86	13.27	12.85	12.60	12.60

則從反應(yīng)開始到25min時，以N₂表示的平均反應(yīng)速率=          ；該溫度下平衡常數(shù)K=           ；

（4）以CO₂與NH₃為原料合成尿素[化學(xué)式為CO(NH₂)₂]的主要反應(yīng)如下，已知：

①2NH₃(g)+CO₂(g) == NH₂CO₂ NH₄(s)      △H= —l59.5 kJ·mol^-1

②NH₂CO₂NH₄(s) CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g)   △H=+116.5 kJ·mol^-1

③H₂O(1) == H₂O(g)                       △H=+44.0kJ·mol^-1

寫出CO₂與NH₃合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式                          ；

對于上述反應(yīng)②在密閉容器中將過量NH₂CO₂NH₄固體于300K下分解，平衡時P[H₂O(g)]為a Pa，若反應(yīng)溫度不變，將體系的體積增加50%，則P[H₂O(g)]的取值范圍是_________________（用含a的式子表示）。（分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）

Answer 1

【知識點】化學(xué)平衡  G1 G2 G3 G4 G5

【答案解析】24、（1）2NH₃—6e^—+6OH^—=N₂+6H₂O   3分

（2）BCE    3分

（3）0.01 mol/(L.min)  2分    2.37( mol/L)^-2    2分

（4）2NH₃(g)+CO₂(g)== CO(NH₂)₂(s) +H₂O(l)  △H= — 87.0 kJ·mol^-1    2分

2a/3＜P[H₂O(g)]≤a   2分

解析：（1）燃料電池燃料為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)

（2）A、都表示的是正向速率，故A錯誤；B、正確；C、反應(yīng)過程中，氣體體積變化壓強變化，故一旦不變達(dá)到平衡，C正確；D、m不變，V不變，故密度不變，不是平衡標(biāo)志，故D錯誤；E、正確；F、平衡標(biāo)志是各組分濃度不變，故F錯誤；選擇BCE

（3）列3段式 2L  物質(zhì)的量mol N₂+3H₂2NH₃

                  起始物質(zhì)的量1   3      0

                  變化量      x   3x      2x

                 平衡量    1-x  3-3x     2x

25min和0min壓強比為12.6/16.8=（4-2x）/4，x=0.5mol，故N₂表示的平均反應(yīng)速率=0.5mol÷2L÷25min=0.01 mol/(L.min)；平衡常數(shù)K=c²（氨氣）/c³(氫氣)×c（氮氣）=  2.37( mol/L)^-2

（4）2NH₃(g)+CO₂(g)== CO(NH₂)₂(s) +H₂O(l)  △H=—l59.5 kJ·mol^-1+116.5 kJ·mol^-1-44.0kJ·mol^-1= — 87.0 kJ·mol^-1

（5）將體系的體積增加50%，則P[H₂O(g)]變?yōu)?a/3，且平衡向正向移動故2a/3＜P[H₂O(g)]≤a

【思路點撥】題考查了氧化還原反應(yīng)、蓋斯定律、化學(xué)平衡等知識點，根據(jù)氧化還原反應(yīng)實質(zhì)、蓋斯定律內(nèi)涵、化學(xué)平衡的判斷方法等知識點來分析解答，這些知識點都是高考熱點，常常出現(xiàn)在大型綜合題中，注意結(jié)合守恒思想分析解答問題，題目難度中等．