Question

碳的氧化物在工业上有着广泛的应用，如CO 和H₂可以合成甲醇，CO₂ 和NH₃可以合成尿素。（共计12分）

Ⅰ.若在20L的密闭容器中按物质的量之比1︰2充入CO和H₂，发生反应：

CO（g）+ 2H₂（g） CH₃OH（g）。测得平衡时CO得转化率随温度变化及压强的变化如图所示：p₂、195℃时，n（H₂）随时间的变化如表所示：

t/min	0	1	3	5
n（H2）/mol	8	5	4	4

（1）p₂、195℃时，0～1min内，υ（H₂）=                mol/（L·min）。

（2）你认为p₁        p₂ ；  p₂、195℃时，B点，υ（正）    υ（逆）。（填“﹤”“﹥”或“=”）

（3）p₂、195℃时，该反应的化学平衡常数为             ；

Ⅱ．NH₃（g）与CO₂（g）经过两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如下：

（1）NH₃（g）与CO₂（g）反应生成尿素的热化学方程式为                 。

（2）工业上合成尿素时，既能加快反应速率，又能提高原料利用率的措施有    （填序号）

A．升高温度                    B．加入催化剂  

C．将尿素及时分离出去          D．增大反应体系的压强

Answer

Ⅰ（1）0.15 （2）﹤ ﹤ （3）25

Ⅱ （1） 2NH3（g）+ CO（g）=== CO（NH2）2（s）+ H2O（l） △H=—134kJ/mol （2）D

【解析】

试题分析：Ⅰ（1）υ（H2）=∆c÷∆t = （8mol—5mol）÷20L÷1min=0.15mol/（L·min）。

（2）根据图像可知相同温度下，p1的CO转化率小于 p2的CO的转化率，根据化学方程式，压强增大，平衡向右移动，CO的转化率增大，所以p1﹤ p2；B点在平衡曲线之上，反应向左进行，所以υ（正）﹤υ（逆）。

（3）3min时，反应达到平衡，根据“三段式”进行计算

CO（g）+ 2H2（g） CH3OH（g）

起始浓度（mol•L‾1） 0.2 0.4 0

起始浓度（mol•L‾1） 0.1 0.2 0.1

起始浓度（mol•L‾1） 0.1 0.2 0.1

则反应的化学平衡常数=0.1÷（0.1×0.22）=25。

Ⅱ（1）根据示意图可知第一步反应的热化学方程式为：2NH3（g）+CO2（g）=H2NCOONH4（s）△H=—272kJ•mol‾1，第二步反应的热化学方程式为：H2NCOONH4（s）=CO（NH2）2+H2O（l）△H=+138kJ•mol‾1，根据盖斯定律，则2NH3（g）+ CO（g）=== CO（NH2）2（s）+ H2O（l）为两步反应的和，∆H=—272kJ•mol‾1+138kJ•mol‾1=—134kJ•mol‾1，可得热化学方程式。

（2）A、该反应为放热反应，升高温度平衡向左移动，原料利用率降低，错误；B、加入催化剂，平衡不移动，原料利用率不变，错误；C、将尿素及时分离出去，反应速率减小，错误；D、增大反应体系的压强，反应速率加快，平衡向右移动，原料利用率增大，正确。

考点：本题考查化学反应速率、化学平衡、热化学方程式的书写。