Question

13．工業(yè)上合成尿素（H₂NCONH₂）分為兩步：
第一步，將液態(tài)氨氣與氣態(tài)CO₂化合得到氨基甲酸銨（H₂NCOONH₄）；
第二步，將氨基甲酸銨分解得到尿素：
H₂NCOONH₄（l）?H₂O（1）+H₂NCONH₂ （1）△H₁═+226.3kJ•mol^-1．
（1）已知總反應的熱化學方程式為：2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（1）+H₂NCONH₂ （1）△H₂=-103.7kJ•mol^-1．
①下列能提高尿素產(chǎn)率的措施是B．
A．升溫         B．加壓           C．添加催化劑
②寫出第一步反應的熱化學方程式2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（l）△H=-330.0kJ•mol^-1．
（2）已知：NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）．某實驗小組在一固定容積的密閉容器中加入NH₂COONH₄（s）進行實驗，以探究外界因素對化學平衡移動的影響，記錄了下列數(shù)據(jù)．

溫度（℃）	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡總壓強（kPa）	5.7	8.3	12.0	17.1	24.0
平衡氣體總濃度（×10-3mol•L-1）	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

①下列能判斷該反應達到平衡的是C
A.2v_正（NH₃）═v_逆（CO₂）                 B．密閉容器中氨氣的體積分數(shù)不變
C．密閉容器中氣體總濃度不變             D．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
②25.0℃與15.0℃時的平衡常數(shù)之比是8．
③上表實驗的目的是探究溫度對化學平衡的影響，通過數(shù)據(jù)分析得出的結論是升高溫度平衡正向進行，正反應為吸熱反應．
（3）已知：NH₂COONH₄+2H₂O?NH₄HCO₃+NH₃•H₂O．該研究小組分別用三份不同初始濃度的氨基甲酸銨溶液測定水解反應速率，得到c（NH₂COO^-）隨時間變化趨勢如圖所示．
①計算T₃℃時，0～12min氨基甲酸銨水解反應的平均速率0.0083mol/（L•min） （保留2位有效數(shù)字）．
②比較圖中T₁、T₂的大�。篢₁＜T₂（填“＞”、“=”或“＜”），判斷的理由是T₂℃反應物起始濃度比T₁°C小，但相同時間內(nèi)0-6min的平均反應速率仍比T₁°C時的大．

Answer 1

分析 （1）①2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（1）+H₂NCONH₂ （1）△H₂=-103.7kJ•mol^-1，反應為氣體體積減小的放熱反應，提高尿素產(chǎn)率平衡正向進行；
②第一步，將液態(tài)氨氣與氣態(tài)CO₂化合得到氨基甲酸銨（H₂NCOONH₄），結合熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
（2）①根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；
②先根據(jù)反應 NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），可知平衡時容器內(nèi)氣體的濃度之比為2：1，由總濃度求出NH₃、CO₂ 的平衡濃度，最后代入平衡常數(shù)的表達式來計算；
③上表實驗的目的是探究溫度對化學平衡的影響，升溫平衡正向進行，向吸熱反應方向進行；
（3）①根據(jù)化學反應速率的公式來計算；
②由圖象數(shù)據(jù)可以得出，用不同初始濃度，不同溫度下的平均速率的大小來說明．

解答 解：（1）①2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（1）+H₂NCONH₂ （1）△H₂=-103.7kJ•mol^-1，反應為氣體體積減小的放熱反應，提高尿素產(chǎn)率平衡正向進行，
A．升溫平衡逆向進行，尿素產(chǎn)率減小，故A錯誤；
B．加壓平衡正向進行，尿素產(chǎn)率增大，故B正確；
C．添加催化劑改變反應速率，不改變化學平衡，產(chǎn)率不變，故C錯誤；
故答案為：B；
②Ⅰ．H₂NCOONH₄（l）?H₂O（1）+H₂NCONH₂ （1）△H₁═+226.3kJ•mol^-1，
Ⅱ.2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（1）+H₂NCONH₂ （1）△H₂=-103.7kJ•mol^-1，
蓋斯定律計算Ⅱ-Ⅰ得到：2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（l）△H=-330.0kJ•mol^-1，
故答案為：2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（l）△H=-330.0kJ•mol^-1；
（2）①NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），反應為氣體體積增大的反應，
A、2v_正（NH₃）═v_逆（CO₂） 未體現(xiàn)正逆的關系，v_正（NH₃）═2v_逆（CO₂）體現(xiàn)了正逆反應速率相同，故A錯誤；
B、因為反應物是固體，容器中氨氣和二氧化碳的物質(zhì)的量之比為2：1，密閉容器中氨氣的體積分數(shù)不變，故B錯誤；
C、密閉容器中氣體總濃度不變，說明總物質(zhì)的量不變，正逆反應速率相等，故C正確；
D、因為反應物是固體，所以整個體系中氣體摩爾質(zhì)量是個定值，故D錯誤；
故答案為；C；
②25.0℃，總濃度為4.8×10^-3 mol/L，容器內(nèi)氣體的濃度之比為2：1，故NH₃和CO₂的濃度分別為3.2×10^-3 mol/L、1.6×10^-3 mol/L，代入平衡常數(shù)表達式：K=（3.2×10^-3）²×1.6×10^-3 =1.6384×10^-8，
15.0℃時，總濃度為2.4×10^-3 mol/L，容器內(nèi)氣體的濃度之比為2：1，故NH₃和CO₂的濃度分別為1.6×10^-3 mol/L、0.8×10^-3 mol/L，代入平衡常數(shù)表達式：K=（1.6×10^-3）²×0.8×10^-3 =2.048×10^-9，25.0℃與15.0℃時的平衡常數(shù)之比=1.6384×10^-8：2.048×10^-9=8，
故答案為：8；
（3）T₃℃時，0～12min氨基甲酸銨水解反應的平均速率，依據(jù)圖象可知濃度變化c（NH₂COO^-）=1.65mol/L-1.1.55mol/L=0.1mol/L，化學反應速率V=$\frac{0.1mol/L}{12min}$=0.0083mol/（L•min），
故答案為：0.0083mol/（L•min）；
⑤因T₂℃反應物起始濃度較小，但0～6min的平均反應速率（曲線的斜率）仍比T₁℃大，說明T₁＜T₂，T₂℃反應物起始濃度比T₁°C小，但相同時間內(nèi)0-6min的平均反應速率仍比T₁°C時的大，
故答案為：＜；T₂℃反應物起始濃度比T₁°C小，但相同時間內(nèi)0-6min的平均反應速率仍比T₁°C時的大．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫、化學平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)的計算，反應速率的計算、圖象分析應用等，注重了基礎知識的考查，題目難度中等．