Question

按要求回答下列问题：

（1）以CO₂和NH₃为原料合成尿素是利用CO₂的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：

反应Ⅰ：2NH₃(g)+CO₂(g)NH₂COONH₄（s）            △H₁

反应Ⅱ：NH₂COONH₄(s) CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g)        △H₂= +72.49kJ/mol

总反应：2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g) △H₃= -86.98kJ/mol

①反应Ⅰ的△H₁=______________。

②一定温度下，在体积固定的密闭容器中按 n（NH₃）:n（CO₂）=2:1 进行反应Ⅰ，下列能说明反应Ⅰ达到了平衡状态的是_______（填序号）。

A 容器内气体总压强不再变化

B NH₃与CO₂的转化率相等

C 容器内混合气体的密度不再变化

（2）在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应：CO₂(g)＋H₂(g)CO(g)＋H₂O(g)，其化学平衡常数（K）和温度（t）的关系如下表所示：

t/℃	700	800	830	1 000	1 200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列问题：

①该反应的化学平衡常数表达式为K＝___________。

②该反应为____________（填“吸热”或“放热”）反应。

③某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO₂)·c(H₂)＝c(CO)·c(H₂O)，试判断此时的温度为________℃。

④在800 ℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO₂)为2 mol·L^－1，c(H₂)为1.5 mol·L^－1，c(CO)为1 mol·L^－1，c(H₂O)为3 mol·L^－1，此时反应向________（填“正向”或“逆向”）进行。

（3）工业上从废铅蓄电池废液回收铅的过程中，常用纯碱溶液与处理后的铅膏（主要含PbSO₄）发生反应：PbSO₄（s）＋CO₃^2－（aq）PbCO₃（s）＋SO₄^2－（aq）。已知溶度积常数：K_sp（PbSO₄）=1.6×10^-8,K_sp（PbCO₃）=7.4×10^-14,则该反应的化学平衡常数K =____。

Answer

-159.47 kJ/mol AC c（CO）c（H2O）/c（CO2）c（H2） 吸热 830 逆向 2.2×105或2.16×105

【解析】

(1) ①根据盖斯定律计算；②根据反应达到化学平衡状态的特征进行分析判断；

(2)①根据平衡常数表达式书写；②根据影响平衡常数的因素进行分析；③根据浓度商和平衡常数的关系判断反应进行的方向；

(3)根据溶度积和平衡常数表达式进行计算。

(1)①反应Ⅰ：2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4（s）△H1

反应Ⅱ：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2= +72.49kJ/mol

总反应：2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3= -86.98kJ/mol

根据盖斯定律计算：△H1=△H3-△H2=-86.98kJ/mol-72.49kJ/mol=-159.47 kJ/mol，故答案：-159.47 kJ/mol；

②A.根据2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)反应可知,反应前后气体体积减小，容器内气体总压强不再变化说明反应达到平衡状态，故A正确；

B.转化率与起始量和变化量有关，所以NH3与CO2的转化率相等，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；

C.根据2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)反应可知, 反应前后气体质量变化，气体体积不变，容器内混合气体的密度不再变化说明反应达到平衡状态，故C正确；

故答案为：AC；

(2) ①因平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，所以K= ，故答案为：K=；
②化学平衡常数的大小只与温度有关，升高温度平衡向吸热的方向移动，由表可知：升高温度，化学平衡常数增大，说明化学平衡正向移动，因此正反应方向吸热反应，故答案为：吸热；

③某温度下，因为平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，所以=1，根据表格可知：温度为830℃时K=1，所以此时的温度为830℃，故答案：830；

④已知800 ℃时，K=0.9。某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2 mol·L－1，c(H2)为1.5 mol·L－1，c(CO)为1 mol·L－1，c(H2O)为3 mol·L－1，根据Qc===1>0.9，此时反应向逆反应方向进行，故答案：逆向；

(3)Ksp(PbCO3)= 7.4×10-14，Ksp (PbSO4)= 1.6×10-8，在水溶液中进行PbSO4(s)＋CO32－(aq)PbCO3(s)＋SO42－(aq)反应，反应的平衡常数K=====2.16×105或2.2×105，故答案：2.2×105或2.16×105。