Question

（1）工业上常用 CO₂和 NH₃通过如下反应合成尿素[CO(NH₂)₂]。

2NH₃(g)+CO₂(g) CO(NH₂)₂(g)+H₂O(g) △H＜0

t℃时，向容积恒定为 2L的密闭容器中加入 0.10 molCO₂和 0．40 molNH₃， 70 min 开始达到平衡。反应中 CO₂ (g)的物质的量随时间变化如下表所示：

时间/min	0	20	70	80	100
n(CO2)/mol	0.10	0.060	0.020	0.020	0.020

①70 min 时，平均反应速率 υ(CO₂)= mol/(L·min)。

②在100 min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.050 mo1CO₂和0.20 molNH₃， 重新建立平衡后CO₂的转化率与原平衡相比将___________(填“增大”、“不变”或“减小”)。

③上述可逆反应的平衡常数为_________(保留一位小数)。

④下图所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素〔CO(NH₂)₂〕的碱性溶液 制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为__________________。

（2）CH₄燃料电池，装置示意如图(A、B为多孔性碳棒)。

持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。当0<V≤44.8 L 时，电池总反应方程式为______________。

Answer

（1） ①5.7×10﹣4；②增大；③277.8；④CO(NH2)2+8OH－6e =CO2↑+N2↑+6H2O；

（2）CH4+2O2+KOH=KHCO3+2H2O 。

【解析】

试题分析：（1）①70min时，平均反应速率v(CO2)=(0.1mol−0.02mol)÷2L÷70min=0.00057mol/(L•min)=5.7×10-4 mol/(L•min)；②在100min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.050mo1CO2 和0.20molNH3，重新建立平衡后相当于增大压强，会向着气体系数和减小的方向进行，即向着正方向进行，所以CO2的转化率与原平衡相比将增大；③可逆反应在70min时达到了平衡，

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

初始浓度(mol/L)：0.05 0.2 0

变化浓度(mol/L)：0.04 0.08 0.04

平衡浓度(mol/L)：0.01 0.12 0.04

所以

④电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液，在阳极上发生失电子的氧化反应，电极反应式为：CO(NH2)2 +8OH- -6e- =CO3 2- +N2↑+6H2O；（3）n(KOH)=2mol/L×1L=2mol，可能先后发生反应①CH4 +2O2 →CO2 +2H2O；②CO2 +2KOH=K2CO3 + H2O；③K2 CO3 + CO2+ H2O =2KHCO3 ；当0＜V≤44.8 L时，0＜n(CH4)≤2mol，则0＜n(CO2)≤2mol，发生反应①②③，电池总反应式为CH4+2O2+KOH=KHCO3+2H2O。

考点：考查通过计算书写燃料电池的电极反应式、化学反应速率和平衡的有关计算等知识。