【題目】工業(yè)生產(chǎn)尿素的原理是以NH3CO2為原料合成尿素[CO(NH2) 2],反應的化學方程式為 2NH3(g)+ CO2 (g) CO(NH2) 2(l)+ H2O(l)+Q(Q>0)。該反應分兩步進行:① 2NH3(g)+ CO2 (g) NH4COONH2 (s)+ Q1(Q1>0),② NH4COONH2 (s) CO(NH2) 2(l)+ H2O(l)+Q2 (Q2<0).

(1)固體CO2稱干冰,屬于___________晶體。氮原子最外層電子排布式是___________

(2)氧元素的非金屬性比碳強,用原子結(jié)構(gòu)的知識說明理由_________________

(3)下列示意圖中,能正確表示合成尿素過程中能量變化的是____________

A、B、
C、D、

(4)寫出合成尿素第一步反應的平衡常數(shù)表達式K=_________________________________。

(5)某實驗小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件,在恒定溫度下,將氨氣和二氧化碳按2:1的物質(zhì)的量之比充入一體積為10L的密閉容器中(假設(shè)容器體積不變,生成物的體積忽略不計),經(jīng)20min達到平衡,各物質(zhì)濃度的變化曲線如圖所示。

在上述條件下,從反應開始至20min時,二氧化碳的平均反應速率為___________。

為提高合成尿素的產(chǎn)率,下列可以采取的措施有____________。

a. 縮小反應容器的容積 b. 升高溫度

c. 增加反應物的量 d. 使用合適的催化劑

若保持平衡的溫度和體積不變,25min 時再向容器中充入2mol氨氣和1mol二氧化碳,在40min時重新達到平衡,請在下圖中畫出25~50min內(nèi)氨氣的濃度變化曲線____________。

【答案】分子 2s22p3 氧元素和碳元素同周期,電子層數(shù)相同,氧元素的核電荷數(shù)比碳元素多,吸引電子能力強,因此非金屬性比碳強 C 1/[c2(NH3)c(CO2)] 0.01 mol/(L·min) a

【解析】

(1)干冰,屬于熔、沸點較低的分子晶體;氮原子原子序數(shù)為7,位于周期表第二周期ⅤA族;

(2)同周期元素從左到右,隨著核電荷數(shù)遞增,原子半徑減小,吸引電子能力依次增強,非金屬性依次增;

(3)根據(jù)反應物和生成物的能量高低與反應吸放熱之間的關(guān)系來判斷;

(4)依據(jù)化學平衡常數(shù)表達式=生成物平衡濃度系數(shù)次冪的乘積反應物平衡濃度系數(shù)次冪的乘積來書寫;

(5)由氨氣和二氧化碳的物質(zhì)的量比為2:1,結(jié)合各物質(zhì)濃度的變化曲線可知,起始時c(NH3)和c(CO2)分別為0.6mol/L和0.3mol/L,平衡時c(NH3)和c(CO2)分別為0.2mol/L和0.1mol/L。

①根據(jù)化學反應速率等于單位時間內(nèi)物質(zhì)濃度的變化量來計算;

②根據(jù)影響化學平衡移動的因素來回答判斷;

③根據(jù)等效平衡知識來作圖。

(1)固體CO2稱干冰,屬于熔、沸點較低的分子晶體;氮原子原子序數(shù)為7,位于周期表第二周期ⅤA族,最外層電子排布式是2s22p3,故答案為:分子;2s22p3;

(2)氧元素和碳元素均為第二周期元素,同周期元素從左到右,隨著核電荷數(shù)遞增,原子半徑減小,吸引電子能力依次增強,非金屬性依次增強,故答案為:氧元素和碳元素同周期,電子層數(shù)相同,氧元素的核電荷數(shù)比碳元素多,吸引電子能力強,因此非金屬性比碳強;

(3)由題意可知,合成尿素的反應和反應①為放熱反應,反應物的總能量高于生成物的總能量;反應②為吸熱反應,反應物的總能量低于生成物的總能量。

A、合成尿素的反應為放熱反應,2NH3(g)+ CO2 (g) 的總能量高于 CO(NH22(l)+H2O(l)的總能量,故錯誤;

B、反應②為吸熱反應,NH4COONH2 (s) 的總能量低于 CO(NH22(l)+H2O(l)的總能量,故錯誤;

C、合成尿素的反應和反應①為放熱反應,反應②為吸熱反應,則2NH3(g)+ CO2 (g) 的總能量高于 CO(NH22(l)+H2O(l)的總能量,NH4COONH2 (s) 的總能量低于 CO(NH22(l)+H2O(l)的總能量,故正確;

D、合成尿素的反應為放熱反應,2NH3(g)+ CO2 (g) 的總能量高于 CO(NH22(l)+H2O(l)的總能量,故錯誤;

故選C,故答案為:C;

(4)反應①中為NH4COONH2固體,則化學平衡常數(shù)K=1/[c2(NH3)c(CO2)],故答案為:1/[c2(NH3)c(CO2)];

(5)①從反應開始至20min時,二氧化碳濃度變化量△c(CO2)=(0.3mol/L—0.1mol/L)=0.2mol/L,則v c(CO2)= △c(CO2)/ △t=0.2mol/L/20min=0.01 mol/(L·min),故答案為:0.01 mol/(L·min);

②該反應為氣體體積減小的放熱反應,縮小反應容器的容積,壓強增大,平衡右移,尿素的產(chǎn)率增大;升高溫度,平衡左移,尿素的產(chǎn)率減;增加反應物的量,平衡右移,但尿素的產(chǎn)率不一定增大;使用合適的催化劑,平衡不移動,尿素的產(chǎn)率不變,故選a,故答案為:a;

③25min 時再向容器中充入2mol氨氣和1mol二氧化碳,體系中c(NH3)和c(CO2)分別變?yōu)?.4mol/L和0.2mol/L,40min時重新達到平衡,由于建立的是等效平衡,氨氣的平衡濃度保持不變,故圖示為:,故答案為:。

練習冊系列答案
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3)常溫下,沉鉬階段所得廢液為(NH4)2SO4稀溶液。若(NH4)2SO4稀溶液的pH=a,則 =_______(用含a的代數(shù)式表示,NH3·H2OKb=1.8×105),若將此稀溶液蒸發(fā)濃縮,_________(填“變大”“不變”或“變小”)。

4)操作X_________________ ,已知鉬酸鈉在一定溫度范圍內(nèi)的析出物質(zhì)及相應物質(zhì)的溶解度如下表所示,則在操作X中應控制溫度的最佳范圍為________________。

溫度()

0

4

9

10

15.5

32

51.5

100

100

析出物質(zhì)

Na2MoO4·10H2O

Na2MoO4·2H2O

Na2MoO4

溶解度

30.63

33.85

38.16

39.28

39.27

39.82

41.27

45.

結(jié)晶得到的母液可以在下次結(jié)晶時重復使用,但達到一定次數(shù)后必須凈化處理,原因是___。

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請回答下列問題:

(1)V=________;反應從開始到平衡時,這段時間內(nèi)平均反應速率v(HI)=_______

(2)下列說法中可以說明反應2HI(g) H2(g)+I2(g)已達到平衡狀態(tài)的是___。

A.單位時間內(nèi)生成n mol H2的同時生成2n mol HI

B.溫度和體積一定時,容器內(nèi)壓強不再變化

C.條件一定,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化

D.溫度和壓強一定時,混合氣體的密度不再變化

(3)當反應H2(g)+I2(g) 2HI(g)達到平衡狀態(tài)時,_____(吸收放出”)的熱量為___

(4)恒容下,某時刻加入HI(g),HI(g)的轉(zhuǎn)化率_______(填增大”、“減小”、“不變”)。

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(3)將③和④按體積比1∶2混合后,混合液中各離子濃度由大到小的順序是:__________________

(4)已知t ℃時,KW=1×1013,則t ℃(填“>”、“<”或“=”)________25℃。在t ℃時將pH=11NaOH溶液a LpH=1H2SO4溶液b L混合(忽略混合后溶液體積的變化),若所得混合溶液的pH=2,則a∶b=________。

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