二氧化碳是一種寶貴的碳氧資源.以CO2和NH3為原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例.在尿素合成塔中的主要反應(yīng)可表示如下:

反應(yīng)Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)═NH2CO2NH4(s)△H1=a kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:NH2CO2NH4(s)═CO(NH22(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ?mol-1
總反應(yīng)Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH22(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ?mol-1
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)反應(yīng)Ⅰ的△H1=
 
kJ?mol-1(用具體數(shù)據(jù)表示).
(2)反應(yīng)Ⅱ一般在
 
情況下有利于該反應(yīng)的進(jìn)行.
(3)反應(yīng)Ⅲ中影響CO2平衡轉(zhuǎn)化率的因素很多,下圖1為某特定條件下,不同水碳比
n(H2O)
n(CO2)
和溫度影響CO2平衡轉(zhuǎn)化率變化的趨勢(shì)曲線.
①其他條件相同時(shí),為提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率,生產(chǎn)中可以采取的措施是
 
(填提高或降低)水碳比.
②當(dāng)溫度高于190℃后,CO2平衡轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)如圖1所示的變化趨勢(shì),其原因是
 

(4)反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)表達(dá)式K1=
 
;如果起始溫度相同,反應(yīng)Ⅰ由在恒溫容器進(jìn)行改為在絕熱(與外界沒(méi)有熱量交換)容器中進(jìn)行,平衡常數(shù)K1
 
(填增大、減少、不變).
(5)某研究小組為探究反應(yīng)Ⅰ中影響c(CO2)的因素,在恒溫下將0.4molNH3和0.2molCO2放入容積為2L的密閉容器中,t1時(shí)達(dá)到平衡過(guò)程中c(CO2)隨時(shí)間t變化趨勢(shì)曲線如上圖2所示.若其他條件不變,t1時(shí)將容器體積壓縮到1L,請(qǐng)畫(huà)出t1后c(CO2)隨時(shí)間t變化趨勢(shì)曲線(t2達(dá)到新的平衡).
(6)由CO2形成的熔融碳酸鹽做電解質(zhì)的燃料電池(MCFC),從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,是未來(lái)民用發(fā)電的理想選擇方案之一.現(xiàn)以H2(g)、CO(g)為燃料,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質(zhì)(如圖3).寫(xiě)出碳酸鹽燃料電池(MCFC)正極電極反應(yīng)式
 
考點(diǎn):物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,常見(jiàn)化學(xué)電源的種類(lèi)及其工作原理,化學(xué)平衡建立的過(guò)程,化學(xué)平衡的影響因素
專(zhuān)題:基本概念與基本理論
分析:(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算分析;
(2)依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是△H-T△S<0分析;
(3)①不同水碳比
n(H2O)
n(CO2)
和溫度影響CO2平衡轉(zhuǎn)化率變化的趨勢(shì)曲線分析可知;
②反應(yīng)Ⅲ是放熱反應(yīng),升溫平衡逆向進(jìn)行;
(4)依據(jù)熱化學(xué)方程式2NH3(g)+CO2(g)?NH2CO2NH4(s)△H1=a kJ?mol-1 ,結(jié)合平衡常數(shù)的概念書(shū)寫(xiě);
(5)圖象分析二氧化碳的平衡濃度為0.025mol/L,體積縮小一半濃度增大一倍應(yīng)為0.05mol/L,隨反應(yīng)進(jìn)行達(dá)到平衡狀態(tài),因?yàn)樯晌餅楣腆w,最后達(dá)到相同平衡狀態(tài),二氧化碳濃度不變,據(jù)此畫(huà)出變化曲線;
(6)根據(jù)電極上得失電子書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式.
解答: 解:(1)反應(yīng)Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)?NH2CO2NH4(s)△H1=a kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:NH2CO2NH4(s)?CO(NH22(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ?mol-1
總反應(yīng)Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ?mol-1
由蓋斯定律總反應(yīng)Ⅲ-反應(yīng)Ⅱ,得到2NH3(g)+CO2(g)?NH2CO2NH4(s)△H1=a=-159.47kJ?mol-1
故答案為:-159.47;
(2)反應(yīng)Ⅱ:NH2CO2NH4(s)?CO(NH22(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ?mol-1,∵△S>0,△H>0,所以依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)△H-T△S<0,需要在高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,故答案為:高溫;
(3)①反應(yīng)Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ?mol-1,其他條件相同時(shí),為提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率,平衡正向進(jìn)行,依據(jù)圖象中的水碳比數(shù)據(jù)分析判斷,生產(chǎn)中可以采取的措施是降低水碳比,二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大,故答案為:降低;
②反應(yīng)Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ?mol-1,是放熱反應(yīng),升溫高于190°C,依據(jù)圖象分析可知,二氧化碳轉(zhuǎn)化率減小,因?yàn)闇囟壬撸胶饽嫦蜻M(jìn)行,
故答案為:溫度高于190℃時(shí),因?yàn)榉磻?yīng)Ⅲ是放熱反應(yīng),溫度升高平衡向逆方向進(jìn)行,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低;
(4)反應(yīng)Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)?NH2CO2NH4(s)△H1=-159.47kJ?mol-1,平衡常數(shù)K=
1
c(CO2)c2(NH3)
;
起始溫度相同,反應(yīng)Ⅰ由在恒溫容器進(jìn)行改為在絕熱(與外界沒(méi)有熱量交換)容器中進(jìn)行,反應(yīng)是放熱反應(yīng),隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高平衡逆向進(jìn)行,平衡常數(shù)減小,
故答案為:
1
c(CO2)c2(NH3)
;減少;
(5)在恒溫下將0.4mol NH3和0.2mol CO2放入容積為2L的密閉容器中,達(dá)到平衡時(shí),
                2NH3(g)+CO2(g)?NH2CO2NH4(s)
起始量(mol/L)  0.2       0.1           0
變化量(mol/L) 0.15       0.075
平衡量(mol/L) 0.05        0.025
t1時(shí)達(dá)到平衡過(guò)程中c(CO2)隨時(shí)間t變化趨勢(shì)曲線如圖2所示.若其他條件不變,t1時(shí)將容器體積壓縮到1L,二氧化碳濃度應(yīng)增大到0.05mol/L,壓強(qiáng)增大,平衡正向進(jìn)行,由于生成物是固體,所以達(dá)到平衡狀態(tài),二氧化碳濃度保持不變,據(jù)此畫(huà)出變化曲線為:
,故答案為:;

(6)碳酸鹽燃料電池正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子,電極反應(yīng)式為O2+4e-+2CO2=2CO32-,故答案為:O2+4e-+2CO2=2CO32-
點(diǎn)評(píng):本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用,化學(xué)平衡影響因素分析判斷,平衡常數(shù),圖象繪制與分析,電化學(xué)等掌握基礎(chǔ)知識(shí),有一定的綜合性,題目難度中等.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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把少量的溴水加入下列物質(zhì)中充分振蕩,上層有色,下層基本為無(wú)色的是( 。
A、苯
B、CCl4
C、乙醇
D、已烯

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對(duì)于學(xué)生來(lái)講,“學(xué)會(huì)生存”比學(xué)習(xí)知識(shí)更重要.下列敘述錯(cuò)誤的是(  )
A、快速逃離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)時(shí),應(yīng)用濕毛巾捂口鼻彎腰呼吸,因?yàn)樵S多易燃有機(jī)高分子材料燃燒時(shí)會(huì)釋放出大量有毒氣體,而且熱氣體的密度比空氣輕
B、吃米飯或饅頭時(shí),多加咀嚼會(huì)感到甜味,是因?yàn)榈矸郯l(fā)生水解反應(yīng)生成了麥芽糖
C、油脂是人類(lèi)的主要食物之一,“地溝油”對(duì)人體的危害極大
D、肥皂的去污原理與合成洗滌劑的去污原理不同

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

常溫下,分別將4塊形狀相同,質(zhì)量均為7g的鐵片同時(shí)放入下列4種溶液中,產(chǎn)生氣體速率最大的是( 。
A、150mL 2mol?L-1鹽酸
B、150mL 2mol?L-1硫酸
C、500mL 3mol?L-1鹽酸
D、500mL 18.4mol?L-1硫酸

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

N2O5是一種新型硝化劑,其性質(zhì)和制備受到人們的關(guān)注.一定溫度下,在2L固定容積的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2N2O5(g)?4NO2(g)+O2(g)△H>0.反應(yīng)物和部分生成物的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化的曲線如圖所示.下列說(shuō)法中,正確的是( 。
A、0~20 s內(nèi)平均反應(yīng)速率v(N2O5)=0.1 mol?(L?s)-1
B、10 s時(shí),正、逆反應(yīng)速率相等,達(dá)到平衡
C、20 s時(shí),正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率
D、曲線a表示NO2的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間的變化

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

(1)在一個(gè)容積為2L的密閉容器中,充入1mol SO2和1mol O2,一定條件下發(fā)生反應(yīng)2SO2+O2?2SO3,3分鐘后測(cè)得SO3的物質(zhì)的量為0.6mol,則此時(shí)O2的物質(zhì)的量濃度為
 
,用SO2表示的化學(xué)反應(yīng)速率是
 

(2)在2L容器中有3種物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng),X、Y、Z的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示,反應(yīng)在t時(shí)刻達(dá)到平衡,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式是
 
;當(dāng)t=
 
時(shí),反應(yīng)起始至t時(shí),Y的平均反應(yīng)速率是0.06mol.L-1.s-1

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

Ⅰ.將一定量NO2和N2O4的混合氣體通入體積為1L的恒溫密閉容器中,各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖1所示.

請(qǐng)回答:
(1)下列選項(xiàng)中不能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是
 
(填選項(xiàng)字母).
A.容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而改變
B.容器內(nèi)混合氣體的密度不隨時(shí)間變化而改變
C.容器內(nèi)混合氣體的顏色不隨時(shí)間變化而改變
D.容器內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間變化而改變
(2)反應(yīng)進(jìn)行到10min時(shí),共吸收熱量11.38kJ,則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為
 

(3)計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
 

(4)反應(yīng)進(jìn)行到20min時(shí),再向容器內(nèi)充入一定量NO2,10min后達(dá)到新的平衡,此時(shí)測(cè)得c(NO2)=0.9mol/L.
①第一次平衡時(shí)混合氣體中NO2的體積分?jǐn)?shù)為w1,達(dá)到新平衡后混合氣體中NO2的體積分?jǐn)?shù)為w2,則w1
 
w2(填“>”、“=”或“<”);
②請(qǐng)?jiān)趫D2中畫(huà)出20min后各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化的曲線(曲線上必須標(biāo)出“X”和“Y”).
Ⅱ.(1)海水中鋰元素儲(chǔ)量非常豐富,從海水中提取鋰的研究極具潛力.鋰是制造化學(xué)電源的重要原料.如LiFePO4電池中某電極的工作原理如圖所示:

該電池的電解質(zhì)為能傳導(dǎo)Li+的固體材料.放電時(shí)該電極是電池的
 
極(填“正”或“負(fù)”),該電極反應(yīng)式為
 

(2)用此電池電解含有0.1mol/L CuSO4和0.1mol/L NaCl的混合溶液100mL,假如電路中轉(zhuǎn)移了0.02mol e-,且電解池的電極均為惰性電極,陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是
 
L.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

某溫度時(shí),在2L恒容密閉容器甲中氣態(tài)物質(zhì)X和Y反應(yīng)生成氣態(tài)物質(zhì)Z,它們的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如表所示.
t/min X/mol Y/mol Z/mol
0 1.00 1.00 0.00
1 0.90 0.80 0.20
3 0.75 0.50 0.50
5 0.65 0.30 0.70
9 0.55 0.10 0.90
10 0.55 0.10 0.90
14 0.55 0.10 0.90
(1)體系中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是
 

(2)如果該反應(yīng)是放熱反應(yīng).改變實(shí)驗(yàn)條件得到Z的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線A、B、C(如圖所示)則曲線A、B、C所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變分別是:A
 
B
 
C
 


(3)若容器甲達(dá)平衡時(shí)放出熱量為Q KJ.相同條件下向2L恒容密閉容器乙中通入2.00mol X和2.00mol Y,反應(yīng)達(dá)到新的平衡時(shí)放出的熱量
 
2Q kJ(填大于、小于或等于).
(4)在相同溫度下,在2L恒壓密閉容器丙中通入1.00mol X和1.00mol Y,反應(yīng)達(dá)到新的平衡時(shí)生成Z的物質(zhì)的量
 
0.90mol(填大于、小于或等于).

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

下列反應(yīng)中,不屬于放熱反應(yīng)的是( 。
A、木炭燃燒
B、生石灰與水反應(yīng)
C、酸堿中和反應(yīng)
D、Ba(OH)2?8H2O晶體與NH4Cl晶體反應(yīng)

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