Question

CO是合成尿素、甲酸的原料。

（1）在l00kPa和TK下，由稳定单质生成1mol化合物的焓变称为该物质在TK时的标准摩尔生成焓，用符号△H⁰表示。已知石墨和一氧化碳的燃烧热分别为393．5kJ/mol和283．0 kJ/mol，则CO(g)的△H⁰=________。

（2）合成尿素的反应：2NH₃(g)+CO (g)=CO(NH₂)₂(g)+H₂(g)  △H = - 81．0kJ/mol；T℃时，在体积为2L的恒容密闭容器中，将2 mol的NH3和1mol CO混合反应，5 min时，NH₃的转化率为80%。则0—5min平均反应速率为v(CO)=             。

则：K₁         126.5（填“>”或“< ”）；其判断理由是               。若保持恒温恒容条件，将物质的量之和为3 mol的NH₃和CO以不同的氨碳比进行反应，结果如图所示：

若图中c表示平衡体系中尿素的体积分数，则a表示________的转化率。

②当=            时，尿素含量最大；此时，对于该反虚既能增大正反应速率又能使平衡正向移动的措施是               （写一种）。

（3）通过人工光合作用可将CO转化成HCOOH。已知常温下，浓度均为0.1 mol／L的HCOOH和HCOONa混合溶液pH =3.7，则HCOOH的电离常数Ka=            （已知lg2=0.3）。用电化学可消除HCOOH对水质造成的污染，其原理是电解CoSO₄、稀硫酸和HCOOH混合溶液，用电解产生的Co³⁺将HCOOH氧化成CO₂。

①Co³⁺氧化HCOOH的离子方程式为           ；

②忽略体积变化，电解前后Co²⁺的浓度将           （填“增大”、“减小”或“不变”）。

Answer

（1）-110.5 kJ/mol（2）0.08mol/(L·min) ＜；合成尿素的反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，K减小①CO②2；按物质的量之比为2：1加入NH3和CO

（3）2×10－4 ①2Co3＋＋HCOOH＝CO2＋2Co2＋＋2H＋ ② 不变

【解析】

试题分析：（1）石墨和一氧化碳的燃烧热△H分别为-393.5kJ/mol和-283.0kJ/mol，的燃烧热的热化学方程式为①C（s）+O2（g）＝CO2（g）△H=-393.5kJ•mol-1

CO（g）+1/2O2（g）＝CO2（g）△H=-283.0kJ•mol-1

依据盖斯定律计算①-②，得到C（s）+1/2O2（g）＝CO（g）

△H0＝-110.5 kJ/mol，CO（g）的△H0为-110.5 kJ/mol。

（2）5 min时，NH3的转化率为80%，消耗氨气是1.6mol，根据方程式可知消耗CO是0.8mol，浓度是0.8mol÷2L＝0.4mol/L，则0—5min平均反应速率为v(CO)=0.4mol/L÷5min＝0.08mol/(L·min)。由于合成尿素的反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，所以K减小。

①增大氨气的浓度提高CO的转化率，则a表示CO的转化率。

②根据图像可知当=2时，尿素含量最大；此时，对于该反应既能增大正反应速率又能使平衡正向移动的措施是按物质的量之比为2：1加入NH3和CO。

（3）已知常温下，浓度均为0.1 mol／L的HCOOH和HCOONa混合溶液pH =3.7，即氢离子浓度约是2×10－4mol/L，由于溶液中甲酸根和甲酸的浓度都约是0.1mol/L，所以HCOOH的电离常数Ka=2×10－4。

①Co3+氧化HCOOH的离子方程式为2Co3＋＋HCOOH＝CO2＋2Co2＋＋2H＋；

②根据原子守恒可知，忽略体积变化，电解前后Co2+的浓度将不变。

考点：考查反应热、平衡状态等有关计算以及外界条件对平衡状态的影响