Question

氨是最重要的化工产品之一。

（1）合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。

反应①②③为_________反应（填“吸热”或“放热”）。CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为__________________。

①                            ②                          ③

（2）用氨气制取尿素[CO(NH₂)₂]的反应为：2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(l)+H₂O(g)。

①某温度下，向容积为10L的密闭容器中通入2mol NH₃和1molCO₂，反应达到平衡时CO₂的转化率为50%。该反应的化学平衡常数表达式为K=___________。该温度下平衡常数K的计算结果为____________。

②为进一步提高CO₂的平衡转化率，下列措施中能达到目的的是_____________

A．提高NH₃的浓度                    B．增大压强

C．及时转移生成的尿素               D．使用更高效的催化剂

Answer

（16分）（1）放热（2分）   CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2 (g)    ΔH=+161.1kJ•mol－1（4分）  

（化学方程式书写占2分，未配平不给分，未标注状态得1分；反应热计算占2分，漏“+”且数值正确，得1分）

（2）①K=c(H2O)/[c(CO2) • c2(NH3)]（3分） 100 L2•mol－2（3分，未写单位不扣分）

 ②AB（4分。漏选得2分；多选一个扣2分，扣完4分为止）

【解析】

试题分析：（1）读图可知，①②③的反应物能量都高于生成物能量，所以三个反应都是放热反应；已知：①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)   △H1=－282kJ•mol－1，②1/2O2(g)+ H2(g)=H2O(g)   △H2=－241.8kJ•mol－1，③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)   △H3=－846.3kJ•mol－1，观察可知，③—②×3—①能够约去2O2(g)、CO2(g)，根据盖斯定律可以得到的热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2 (g)  ΔH=+161.1kJ•mol－1；（2）①已知可逆反应中氨气、二氧化碳、水都是气体，而尿素是纯液体，纯液体或固体物质不写入化学平衡常数表达式，由平衡常数定义式可得：K=c(H2O)/[ c2(NH3) •c(CO2)]；根据三行浓度法，则：

                             2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)

起始浓度/ mol•L－1              0.2     0.1                    0

变化浓度/ mol•L－1              0.1     0.05                  0.05

平衡浓度/ mol•L－1              0.1     0.05                  0.05

K=c(H2O)/[ c2(NH3) •c(CO2)]=0.05mol•L－1÷(0.1mol•L－1)2÷(0.05mol•L－1)=100L2•mol－2

②提高氨气的浓度，增大一种反应物浓度，平衡右移，则另一种反应物的转化率增大，所以二氧化碳的平衡转化率增大，故A正确；制取尿素是气态物质体积减小的反应，增大压强平衡右移，则反应物的转化率均增大，故B正确；尿素是纯液体，及时转移生成的尿素，不能减小尿素的浓度，则平衡不移动，所以二氧化碳的平衡转化率不变，故C错误；催化剂只能改变反应速率，不能使平衡移动，则反应物的转化率不变，故D错误。

考点：考查反应热、热化学方程式、盖斯定律、化学平衡常数及其计算、外界条件对化学平衡的影响。