4.工業(yè)合成尿素反應(yīng)為:2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(s)+H2O(g)
(1)在一個真空恒容密閉容器中充入CO2和NH3發(fā)生上述反應(yīng)合成尿素,恒定溫度下混合氣體中的氨氣含量如圖1所示.A點的正反應(yīng)速率與B點的逆反應(yīng)速率的關(guān)系:v(CO2)>v(CO2)(填“>”、“<”或“=”)


(2)氨基甲酸銨是合成尿素的一種中間產(chǎn)物.將體積比為2:1的NH3和CO2混合氣體充入一個容積不變的真空密閉容器中,在恒定溫度下使其發(fā)生下列反應(yīng)并達到平衡:2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s)
將實驗測得的不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列于下表:
溫度(℃)15.020.025.030.035.0
平衡氣體總濃度 (10-3mol•L-12.43.44.86.89.4
①關(guān)于上述反應(yīng)的焓變、熵變說法正確的是A
A.△H<0,△S<0B.△H>0,△S<0
C.△H>0,△S>0D.△H<0,△S>0
②關(guān)于上述反應(yīng)的平衡狀態(tài)下列說法正確的是C
A.分離出少量的氨基甲酸銨,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率將增大
B.平衡時降低體系溫度,CO2的體積分數(shù)下降
C.NH3的轉(zhuǎn)化率始終等于CO2的轉(zhuǎn)化率
D.加入有效的催化劑能夠提高氨基甲酸銨的產(chǎn)率
(3)化學(xué)家正在研究尿素動力燃料電池,尿液也能發(fā)電.用這種電池直接去除城市廢水中的尿素,既能產(chǎn)生凈化的水又能發(fā)電.尿素燃料電池結(jié)構(gòu)如圖2所示,寫出該電池的負極反應(yīng)式CO(NH22+H2O-6e-═N2↑+CO2↑+6H+

分析 (1)圖象分析氨氣的體積分數(shù)從50%變化為20%后體積分數(shù)保持不變,說明B點反應(yīng)達到平衡狀態(tài),A點氨氣體積百分含量大于B的氨氣體積百分含量,說明反應(yīng)正向進行達到平衡狀態(tài),A點的正反應(yīng)速率大于B點的正反應(yīng)速率;
(2)①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析:溫度越高,則平衡氣體的總濃度越大,所以升高溫度,平衡逆向移動,正反應(yīng)反應(yīng)是放熱反應(yīng);
反應(yīng)物是氣體,產(chǎn)物是固體,該反應(yīng)是熵減小的過程;
②A.因為氨基甲酸銨為固體,分離出少量的氨基甲酸銨,平衡不移動;
B.氨基甲酸銨為固體,所以NH3和CO2始終為2:1;
C.因為體積比為2:1的NH3和CO2混合氣體充入反應(yīng),NH3和CO2又按照2:1的消耗,所以NH3的轉(zhuǎn)化率始終等于CO2的轉(zhuǎn)化率;
D.催化劑只改變速率,不改變平衡移動,由此進行判斷;
(3)尿素燃料電池中尿素再負極上失去電子生成氮氣、二氧化碳.

解答 解:(1)氨氣的體積分數(shù)從50%變化為20%后體積分數(shù)保持不變,說明B點反應(yīng)達到平衡狀態(tài),A點氨氣體積百分含量大于B的氨氣體積百分含量,說明反應(yīng)正向進行達到平衡狀態(tài),A點的正反應(yīng)速率大于B點的正反應(yīng)速率,故v(CO2)>v(CO2),
故答案為:>;
(2)①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析:溫度越高,則平衡氣體的總濃度越大,所以升高溫度,平衡逆向移動,正反應(yīng)反應(yīng)是放熱反應(yīng),故△H<0;
反應(yīng)物是氣體,產(chǎn)物是固體,該反應(yīng)是熵減小的過程,即,△S<0,
故選A;
②A.因為氨基甲酸銨為固體,分離出少量的氨基甲酸銨,平衡不移動,所以反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不變,故A錯誤;
B.平衡時降低體系溫度,平衡向放熱方向即正反應(yīng)方向移動,又氨基甲酸銨為固體,所以NH3和CO2始終為2:1,則CO2的體積分數(shù)不變,故B錯誤;
C.因為體積比為2:1的NH3和CO2混合氣體充入反應(yīng),NH3和CO2又按照2:1的消耗,所以NH3的轉(zhuǎn)化率始終等于CO2的轉(zhuǎn)化率,故C正確;
D.催化劑只改變速率,不改變平衡移動,所以加入有效的催化劑不能夠提高氨基甲酸銨的產(chǎn)率,故D錯誤;
故選C;
(3)尿素燃料電池中尿素再負極上失去電子生成氮氣、二氧化碳,負極反應(yīng)為CO(NH22+H2O-6e-═N2↑+CO2↑+6H+,
故答案為:CO(NH22+H2O-6e-═N2↑+CO2↑+6H+

點評 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的移動原理、弱堿根離子在溶液中的水解平衡的計算應(yīng)用以及燃料電池負極反應(yīng)式的書寫等知識,綜合性較大,難度中等.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.屠呦呦團隊發(fā)現(xiàn)并提取了青蒿素(結(jié)構(gòu)如圖),開創(chuàng)瘧疾治療新方法;屠呦呦因此榮獲2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎.下列有關(guān)青蒿素的敘述錯誤的是( 。
A.分子式為C15H22O5B.屬于芳香族化合物
C.能與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)D.能與NaOH溶液反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

15.某實驗小組依據(jù)反應(yīng) AsO43-+2H++2I-?AsO33-+I2+H2O設(shè)計如圖原電池,探究pH對AsO43-氧化性的影響.測得電壓與pH的關(guān)系如圖.下列有關(guān)敘述錯誤的是( 。
A.pH=0.68時,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)
B.調(diào)節(jié)pH可以改變反應(yīng)的方向
C.pH>0.68時,負極電極反應(yīng)式為2I--2e -═I2
D.pH=5時,氧化性I2>AsO43-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

12.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值.下列說法正確的是( 。
A.等物質(zhì)的量的O2和CO2所含氧原子數(shù)均為2NA
B.標準狀況下,2.24 L一氯甲烷中含有氫原子數(shù)目為0.3NA
C.在反應(yīng)KIO3+6HI=KI+3I2+3H2O中,每生成3mol I2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6NA
D.6.8 g熔融的KHSO4中含有0.1 NA個陽離子

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.五種短周期元素的某些性質(zhì)如下所示,有關(guān)說法不正確的是( 。
元素元素的相關(guān)信息
A最高價氧化物對應(yīng)的水化物(甲)能與其氣態(tài)氫化物(乙)反應(yīng)生成鹽
B原子的M電子層上有3個電子
C在短周期主族元素中,其原子半徑最大
D其最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的2倍,且低價氧化物能與其氣態(tài)氫化物反
應(yīng)生成D的單質(zhì)和H2O
E元素最高正價與最低負價的代數(shù)和為6
A.A的氣態(tài)氫化物具有還原性,常溫下,該氫化物水溶液的pH>7
B.C單質(zhì)在氧氣中燃燒后的產(chǎn)物中陰陽離子個數(shù)之比為1:2
C.在B和E所形成的化合物中存在離子鍵
D.C與D可形成不同原子或離子個數(shù)比的化合物

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

9.泰雅紫是古代地中海沿岸出產(chǎn)的一種貴重染料,現(xiàn)知其結(jié)構(gòu)為如圖所示的含溴有機化合物,下列說法不正確的是( 。
A.泰雅紫分子的分子式為C16H8N2Br2O2
B.1mol泰雅紫與H2加成最多需9molH2
C.泰雅紫屬于烴的衍生物
D.檢驗泰雅紫中溴元素可直接加入硝酸銀溶液,觀察是否有淺黃色沉淀生成

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

16.下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化在給定條件下不能實現(xiàn)的是( 。
A.NaAlO2(aq)$\stackrel{CO_{2}}{→}$Al(OH)3$\stackrel{△}{→}$Al2O3(熔融)$\stackrel{電解}{→}$Al
B.Cu2(OH)2CO3$\stackrel{鹽酸}{→}$CuCl2(aq)$\stackrel{電解}{→}$Cu
C.SiO2$\stackrel{H_{2}O}{→}$H2SiO3$\stackrel{NaOH(aq)}{→}$Na2SiO3(aq)
D.CuSO4(aq)$\stackrel{NaOH(aq)}{→}$Cu(OH)2懸濁液$→_{△}^{葡萄糖}$Cu2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

13.某種微生物電池,其工作原理示意圖如圖,下列說法不正確的是( 。
A.H+向左移動
B.電子由a極沿導(dǎo)線流向b極
C.b極電極反應(yīng)式為:C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2+24H+
D.當電路中轉(zhuǎn)移0.2mole-時,a極質(zhì)量減少8.7g

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

11.下列有機物命名正確的是( 。
A.  2-乙基丙烷B.CH3CH2CH2CH2OH  4-丁醇
C.  2-甲基-2-丙烯D.  對二甲苯

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同步練習(xí)冊答案