【題目】氨是一種重要的化工產(chǎn)品,是氮肥工業(yè)、有機(jī)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,氧氣為氧化劑可以設(shè)計(jì)制造氨燃料電池,因產(chǎn)物無(wú)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;正極分壓式為
(2)下列措施可以加快合成氨反應(yīng)速率的是
A.通過(guò)縮小容器的容積增大壓強(qiáng)
B.及時(shí)將氨液化分離出去
C.適當(dāng)升溫
D.添加合適的催化劑
E.恒溫恒容時(shí),再充入一定體積的氮?dú)?/span>
(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1mol N2和3mol H2 , 加入合適催化劑(體積可以忽略不計(jì))后在一定溫度壓強(qiáng)下開始反應(yīng),并用壓力計(jì)監(jiān)測(cè)容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化如下:

反應(yīng)時(shí)間/min

0

5

10

15

20

25

30

壓強(qiáng)/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(shí),①以N2表示的平均反應(yīng)速率為;②H2的平衡轉(zhuǎn)化率為;
(4)以CO2與NH3為原料合成尿素[化學(xué)式為CO(NH22]的主要反應(yīng)如下,已知:
①2NH3(g)+CO2(g)═NH2CO2NH4(s);△H=﹣159.47kJmol1
②NH2CO2NH4(s)═CO(NH22(s)+H2O(g);△H=+116kJmol1
③H2O(l)═H2O(g);△H=+44kJmol1
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

【答案】
(1)2NH3﹣6e+6OH=N2+6H2O;O2+4e+2H2O=4OH
(2)ACDE
(3)0.01mol/(L.min);50%
(4)CO2(g)+2NH3(g)=CO(NH22(S)+H2O(1)△H=﹣87.0kJ/mol
【解析】解:(1.)堿性燃料電池中,負(fù)極上燃燒失電子發(fā)生氧化反應(yīng),所以該原電池中負(fù)極上氨氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成氮?dú)夂退,電極反應(yīng)式為2NH3﹣6e+6OH=N2+6H2O,正極分壓式為O2+4e+2H2O=4OH , 所以答案是:2NH3﹣6e+6OH=N2+6H2O;O2+4e+2H2O=4OH;
(2.)A.通過(guò)縮小容器的容積增大壓強(qiáng),活化分子的數(shù)目增多,反應(yīng)速率加快;B.及時(shí)將氨液化分離出去,減小生成物濃度,反應(yīng)速率減。籆.適當(dāng)升溫,活化分子的百分?jǐn)?shù)增大,使化學(xué)反應(yīng)速率加快;D.添加合適的催化劑,降低反應(yīng)所需的活化能,能使化學(xué)反應(yīng)速率加快; E.恒溫恒容時(shí),再充入一定體積的氮?dú),增大反?yīng)物濃度,活化分子的數(shù)目增多,反應(yīng)速率加快;所以答案是:ACDE;
(3.)同一溫度下,容器中氣體壓強(qiáng)與總的物質(zhì)的量成正比,設(shè)平衡狀態(tài)時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為x,
16.80:12.60=(1+3)mol:x,x= =3mol,所以平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為3mol,
設(shè)參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為y,

N2(g)

+

3H2(g)

2NH3(g)

物質(zhì)的量減少

1mol

2mol

y

(4﹣3)mol

1mol:2mol=y:(4﹣3)mol,
y= =0.5mol,
則從反應(yīng)開始到25min時(shí),以N2表示的平均反應(yīng)速率= =0.01mol/(L.min),
平衡時(shí),α(H2)= =50%,所以答案是:0.01 mol/(L.min);50%;
(4.)①2NH3(g)+CO2(g)═NH2CO2NH4(s)△H=﹣l59.5kJmol1②NH2CO2NH4(s)CO(NH22(s)+H2O(g)△H=+116.5kJmol1③H2O(1)═H2O(g)△H=+44.0kJmol1據(jù)蓋斯定律將方程式①+②﹣③得2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH22(s)+H2O(l)△H=﹣87.0 kJmol1 , 所以答案是:2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH22(s)+H2O(l)△H=﹣87.0 kJmol1
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了化學(xué)平衡的計(jì)算的相關(guān)知識(shí)點(diǎn),需要掌握反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%;產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%才能正確解答此題.

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