Question

工业生产硝酸铵的流程如下图所示

（1）硝酸铵的水溶液呈           (填“酸性”、“中性”或“碱性”)；其水溶液中各离子的浓度大小顺序为：                 。

（2）已知N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H<0，当反应器中按n(N₂)：n(H₂)=1：3投料，分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线如下图。

①曲线a对应的温度是              。

②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是

A．及时分离出NH₃可以提高H₂的平衡转化率

B．P点原料气的平衡转化率接近100%，是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件

C．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)＞K(N)

D．M点对应的H₂转化率是75%

E．如果N点时c(NH₃)＝0.2 mol·L^－1，N点的化学平衡常数K≈0.93

（3）尿素（H₂NCONH₂）是一种非常重要的高效氮肥，工业上以NH₃、CO₂为原料生产尿素，该反应实际为二步反应：第一步：2NH₃(g)＋CO₂(g)===H₂NCOONH₄(s)   ΔH=－272 kJ·mol^－1

第二步：H₂NCOONH₄(s)===CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g) ΔH=＋138 kJ·mol^－1

写出工业上以NH₃、CO₂为原料合成尿素的热化学方程式：                   

（4）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如下左图所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第__________步反应决定，总反应进行到________min时到达平衡。

②反应进行到10 min时测得CO₂的物质的量如图所示，则用CO₂表示的第一步反应的速率v(CO₂)＝_______________mol·L^－1·min^－1。

③在右图中画出第二步反应的平衡常数K随温度的变化的示意图。

Answer

酸性（1分），c(NO3－)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH－) （2分）

①200℃(1分) ACDE(2分)

2NH3(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(NH2)2 (s) ΔH=－134kJ/mol（2分）

2（2分） 55（2分） 0.148 mol/(L·min) （2分）

（2分）

【解析】

试题分析：（1）硝酸铵中铵根离子水解使溶液显酸性。所以溶液中离子浓度为c(NO3－)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH－)。①因为反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，氨气 的物质的量分数减小，所以a为200℃；A、及时分离出氨气平衡正向移动，提高氢气的转化率，正确；B、P碘的原料转化率接近100%，但是压强的增大转化率提高的并不多，还需要考虑设备的要求，所以不是当前工业采用的温度和压强，错误；C、b的温度比c温度低，平衡正向移动，平衡常数大，但在相同的温度下平衡常数不变，所以正确；D、根据方程式计算，假设氮气为1摩尔，氢气为3摩尔，则反应的氮气为xmol，

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始 1 3 0

改变 x 3x 2x

平衡 1-x 3-3x 2x

则有2x/(1-x+3-3x+2x)=60% 解x=0.75，氢气的转化率=0.75*3/3=75%，正确；E、如果N点时c(NH3)＝0.2 mol·L－1，假设氮气的起始加入的浓度为amol/L，氢气的浓度为3amol/L，有

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始 a 3a 0

改变 0.1 0.3 0.2

平衡 a-0.1 3a-0.3 0.2 则0.2/（a-0.1+3a-0.3+0.2）=20%，解a=0.3，则平衡常数=0.22/0.2*0.63=0.93，正确。选ACDE。反应①+反应② 即可氨气和二氧化碳合成尿素的热化学方程式为：2NH3(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(NH2)2 (s) ΔH=－134kJ/mol。（4）从图分析生成尿素最慢，所以反应的快慢有第二步反应决定。反应到55分时各物质的浓度几乎不变，到平衡。二氧化碳在10分内的物质的量的改变量为1-0.26=0.74摩尔，则反应速率=0.74/0.5/10= 0.148 mol/(L·min) 。反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，平衡常数变大，所以图像如下：

（2分）

考点：盐类水解，平衡移动，化学平衡计算，