Question

7．Ⅰ．尿素在農業(yè)生產中起重要作用，其合成過程分兩步進行：
2NH₃（g）+CO₂ （g）?NH₂COONH₄（l）△H=-117kJ•mol^-1
NH₂COONH₄（l）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=+15kJ•mol^-1
（1）由氨氣和二氧化碳合成尿素的熱化學方程式是：2NH₃（g）+CO₂（g）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=-102kJ•mol^-1
（2）第一步反應在11.1Mpa、160°C的條件下反應較快，轉化率也較高，第二步反應在相同條件下反應速率較慢，轉化率也較低．因此，總反應的反應速率和轉化率主要取決于第二步．（填“第一步”或“第二步”）
（3）對于第一步反應，能判斷該反應一定達到化學平衡狀態(tài)的依據是ABC（填選項編號）．
A．容器中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化
B．υ_正（NH₃）=2υ_逆（CO₂）
C．容器中氣體的密度不隨時間而變化
D．容器中總質量不隨時間而變化
Ⅱ．工業(yè)上合成氨氣的反應為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0．現將10mol N₂和26mol H₂置于容積可變的密閉容器中，N₂的平衡轉化率（α）與體系總壓強（P）、溫度（T）的關系如圖所示．
回答下列問題：
①反應達到平衡狀態(tài)B時，容器的容積10L，則T₁時，合成氨反應的平衡常數K=0.025．
②平衡狀態(tài)由A變到C時，對應的平衡常數K（A）＞K（C）（填“＞”、“＜”或“=”）．
③平衡狀態(tài)由A變到B時，對應的平衡常數K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需讓化學方程式；
（2）總反應的反應速率和轉化率主要取決于飛樂速率慢的；
（3）判斷該反應一定達到化學平衡狀態(tài)的依據是正逆反應速率相同，各組分濃度保持不變；
Ⅱ、①依據圖象平衡轉化率和化學平衡三段式列式計算平衡濃度，結合平衡常數概念計算得到；
②反應是放熱反應，溫度越低平衡正向進行，氮氣轉化率增大，T₁＜T₂，溫度升高平衡常數減�。�
③化學平衡常數只受溫度的影響，溫度不變，則K不變．

解答 解：Ⅰ、（1）①2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（l）△H=-117kJ•mol^-1
②NH₂COONH₄（l）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=+15kJ•mol^-1
依據蓋斯定律①+②得到2NH₃（g）+CO₂（g）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=-102kJ•mol^-1；
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=-102kJ•mol^-1；
（2）第一步反應在11.1Mpa、160℃的條件下反應較快，轉化率也較高，第二步反應在相同條件下反應速率較慢，轉化率也較低，總反應的反應速率和轉化率主要取決于第二步；
故答案為：第二步；
（3）對于第一步反應，2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（l）△H=-117kJ•mol^-1，能判斷該反應一定達到化學平衡狀態(tài)的依據是正逆反應速率相同，各組分濃度保持不變；
A．反應前后氣體質量變化，物質的量變化，所以容器中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化，證明反應達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．依據反應速率之比等于化學方程式計量數之比，表示的是正反應速率之比，υ_正（NH₃）=2υ_逆（CO₂），說明二氧化碳正反應速率和逆反應速率相同，故B正確；
C．反應生成液體，氣體質量變化，體積不變化，容器中氣體的密度不隨時間而變化，能說明反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．NH₂COONH₄（l）是液體，密閉容器中容器中的總質量守恒，容器中總質量不隨時間而變化，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故答案為：ABC；
Ⅱ、①反應達到平衡狀態(tài)B時，氮氣的轉化率為20%，容器的容積10L，
                   N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始量（mol/L）     1       2.6       0
變化量（mol/L） 1×20%=0.2  0.6      0.4
平衡量（mol/L）   0.8        2        0.4
K=$\frac{0．{4}^{2}}{0.8×{2}^{3}}$=0.025，
故答案為：0.025；
②N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0，反應是放熱反應，溫度越低平衡正向進行，氮氣轉化率增大，圖象分析判斷T₁＜T₂，衡狀態(tài)由A變到C時，溫度升高平衡常數減小，所以平衡常數K（A）＞K（C），
故答案為：＞；
③化學平衡常數只受溫度的影響，溫度不變，則K不變，故答案為：=．

點評 本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用，化學平衡影響因素分析，平衡常數計算應用，圖象分析是解題關鍵，題目難度中等．