【加试题】二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源。以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和利用CO2的...

【加试题】二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源。以CO2和NH3为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应可表示如下：

反应 I：2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)　　 　　　　　 ΔH1=-159.47 kJ·mol-1

反应II：NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g)　　 　　　　　 ΔH2=+72.49kJ·mol-1

请回答下列问题：

(l)写出CO2和NH3为原料生成尿素和气态水的热化学反应方程式_______,反应II自发进行的条件是_____。

(2)CO2和NH3为原料合成尿素的反应中影响CO2转化率的因素很多，下图为某待定条件下，不同水碳比[n(H2O)/n(CO2)]和温度影响CO2转化率变化的趋勢曲线。

下列说法不正确的是__________。

A.温度升髙该反应平衡常数逐渐减小，移走部分尿素平衡向正方向移动

B.当温度低于190℃,随温度升髙CO2转化率逐渐增大，其原因可能是温度升高平衡向正方向移动

C.当温度髙于190℃后，随温度升髙CO2转化率逐渐减小，其原因可能是温度升高发生了副反应

D.其他条件相同时，为提髙CO2的转化率，生产中可以采取的措施是提高水碳比

(3)某研究小组为探究反应I中影响C(CO2)的因素，在恒温下将0.4molNH3和0.2molCO2放入容积为2L的密闭容器中，t1时达到平衡，其c(CO2)随时间t变化趋势曲线如下图所示。则其逆反应的平衡常数为_____。若其他条件不变，t1时将容器体积压缩到1L,请画出t1〜t2时间段C(CO2)随时间t变化趋势曲线（t2时达到新的平衡）。__________

(4)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下图,请写出在A电极上发生的电极反应式_____。

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Ⅰ.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：

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2mol·L-1，c(H2)为1.5mol·L-1，c(CO)为1mol·L-1，c(H2O)为3mol·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)＋CO(aq)PbCO3(s)＋SO( aq)。

已知溶度积常数：Ksp(PbSO4)=1.6×10-8，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14，则该反应的化学平衡常数K=__。

Ⅱ.N2H4—O2燃料电池是一种高效低污染的新型电池，其装置如图所示：

(1)N2H4的电子式为__；

(2)a极的电极反应方程式为___。

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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：

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）＋CO32－（aq）PbCO3（s）＋SO42－（aq）。已知溶度积常数：Ksp（PbSO4）=1.6×10-8,Ksp（PbCO3）=7.4×10-14,则该反应的化学平衡常数K =____。

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“一碳化学”是指以含一个碳原子的化合物（如：CO2、CO、CH4、CH3OH等）为初始反应物，合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。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=-159.47kJ/mol　　　　 K1

反应II：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)　 △H2=+72.49kJ/mol　　　　　　 K2

总反应：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)　 △H3　　　　　　　　　　　　　 K3

请回答：

（1）①总反应的△H3=_______kJ/mol。该热化学方程式的平衡常数K3=______(用K1、K2表示)。

②反应I一般在_________（填“高温”或“低温”）情况下有利于该反应的进行。

③一定温度下，在体积为固定的密闭容器中按计量比进行反应I，下列不能说明反应达平衡状态的是_____。

A．混合气体的平均相对分子质量不再变化　 B．容器内气体总压强不再变化

C．2V正(NH3)=V逆(CO2)　　　　　　　　　　　　　 D．容器内混合气体的密度不再变化

④环境为真空时，在一敞开容器（非密闭容器）中加入NH2COONH4固体，足够长时间后，反应是否建立平衡状态? ___________（填“是”或“否”）。

（2）在体积可变的恒压 (p总) 密闭容器中充入1 mol CO2 与足量的碳，让其发生反应：C(s)+ CO2(g)2CO(g) △H>0。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示。

①T℃时，在容器中若充入稀有气体，v(正)___v(逆) (填“>”“<”或“=”)；若充入等体积的CO2 和CO，平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。

②650℃，CO2 的转化率为_____________。

③已知：气体分压(P分)=气体总压×体积分数。用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数，925℃时，Kp=_____________ (用含P总的代数式表示)。

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“一碳化学”是指以含一个碳原子的化合物（如：CO2、CO、CH4、CH3OH等）为初始反应物，合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。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=-159.47kJ/mol　　　　　　 K1

反应II：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)　　 △H2=+72.49kJ/mol　　　　　　 K2

总反应：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)　　 △H3　　　　　　　　　　　　　　 K3

请回答：

（1）①总反应的△H3=_______kJ/mol。该热化学方程式的平衡常数K3=______(用K1、K2表示)。

②一定温度下，在体积固定的密闭容器中按计量比进行反应I，下列不能说明反应达平衡状态的是_____________。

A．混合气体的平均相对分子质量不再变化　 　　　　　

B．容器内气体总压强不再变化

C．2V正(NH3)=V逆(CO2)　　　　　　　　　　　　　 　　

D．容器内混合气体的密度不再变化

③环境为真空时，在一敞开容器（非密闭容器）中加入NH2COONH4固体，足够长时间后，反应是否建立平衡状态? ___________（填“是”或“否”）。

（2）在体积可变的恒压 (P总) 密闭容器中充入1 mol CO2 与足量的碳，让其发生反应：C(s)+ CO2(g)2CO(g) △H>0。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示。

①T℃时，达平衡后向容器中若充入稀有气体，v(正)___v(逆) (填“>”“<”或“=”)；若充入等体积的CO2 和CO，平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。

②650℃，CO2 的转化率为_____________。

③已知：气体分压(P分)=气体总压×体积分数。用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数，925℃时，Kp=_____________ (用含P总的代数式表示)。

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“一碳化学”是指以含一个碳原子的化合物（如:CO2、CO、CH4、CH3OH等）为初始反应物,合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。

（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

请回答下列问题:

①反应I的△H1=______ kJ/mol

②反应II一般在_________（填“高温”或“低温”）情况下有利于该反应的进行。

③一定温度下,在体积为固定的密闭容器中按计量比进行反应I,下列能说明反应达到了平衡状态的是__________（填序号）。

A．混合气体的平均相对分子质量不再变化　　　　 B．容器内气体总压强不再变化

C．2V正(NH3)=V逆(CO2)　　　　　　　　　　　　　　 D．容器内混合气体的密度不再变化

④环境为真空时,在一敞开容器（非密闭容器）中加入NH2COONH4固体,足够长时间后，反应是否建立平衡状态? ___________（填“是”或“否”）

（2）将CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得CH3OH的物质的量随时间的变化如下图。

①曲线I.II对应的平衡常数大小关系为KI_______KII（填“ >”、“<”或“=”）。

②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。

若甲容器平衡后气体的压强为开始的0.8倍,则甲容器平衡混合气体中CH3OH(g)的体积分数为_______，要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,乙容器中c的取值范围为________。

（3）以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如下图,乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是________________。

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氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。

（1）以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下：

①2NH3（g）+CO2（g）＝NH2CO2NH4（s）；ΔH＝-159.47kJ/mol

②NH2CO2NH4（s）＝CO（NH2）2（s）+H2O（g）；ΔH＝akJ/mol

③2NH3（g）+CO2（g）＝CO（NH2）2（s）+H2O（g）；ΔH＝-86.98kJ/mol

则a为_____________。

（2）反应2NH3（g）+CO2（g） CO（NH2）2（l）+H2O（g）在合成塔中进行。下图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[n（NH3）/n（CO2）]和水碳比[n（H2O）/n（CO2）]投料时二氧化碳转化率的情况。

图1　　　　　　　　　　　　　　　　 图2　　　　　　　　　　　　　　 图3

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为：

A.0.6～0.7　　　 B.1～1.1　　　　 C.1.5～1.61

生产中应选用水碳比的数值为_____________（选填序号）。

②生产中氨碳比宜控制在4.0左右，而不是4.5的原因可能是_____________。

（3）尿素可用于湿法烟气脱氮工艺，其反应原理为：

NO+NO2+H2O＝2HNO2

2HNO2+CO（NH2）2＝2N2↑+CO2↑+3H2O。

①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳。若烟气中V（NO）∶V（NO2）＝5∶1时，可通入一定量的空气，同温同压下，V（空气）∶V（NO）＝________（空气中氧气的体积含量大约为20%）。

②图2是尿素含量对脱氮效率的影响，从经济因素上考虑，一般选择尿素浓度约为________%。

（4）图3表示使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式_____________。生产中可分离出的物质A的化学式为_____________。

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氨气在生产、生活和科研中应用十分广泛。

（1）以CO2与NH3为原料合成尿素的主要反应如下：

2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)　　 △H=－159kJ·mol－1

NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)　　 △H=+72kJ·mol－1

H2O(l)=H2O(g)　　 △H=+44kJ·mol－1

则反应2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H=______kJ·mol－1

（2）某温度下，向容积为100 ml的密闭容器中通入4molNH3和2molCO2发生反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)，物质X的浓度变化曲线如下图所示。

①前5s内，v(H2O)=__________。

②该条件下的平衡常数K=_______。

（3）T℃时，将等物质的量的NO和CO充入体积为2L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程（0——15min）中NO的物质的量随时间的变化如图所示。

①平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，平衡将____（填“向左”“向右”或“不”）移动。

②图中a、b分别表示在一定温度下，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中n(NO)的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是______（填“a”或“b”）。

③15min时，若改变外界反应条件，导致n(NO)发生如图所示的变化，则改变的条件可能是____。

（4）垃圾渗滤液中含有大量的氨氮物质（用NH3表示）和氯化物，把垃圾渗滤液加入如图所示的电解池（电极为惰性材料）中进行电解除去NH3，净化污水。该净化过程分两步：第一步电解产生氧化剂，第二步氧化剂氧化氨氮物质生成N2。

①写出第二步反应的化学方程式_________。

②若垃圾渗滤液中氨氮物质的含量为1.7%，则理论上电解1t该污水，电路中转移的电子数为________。

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CO2是一种常用的化工原料。

Ⅰ．以CO2与NH3为原料可以合成尿素[CO（NH2）2]。合成尿素的反应为2NH3（g）＋CO2（g）CO（NH2）2（s）＋H2O（g）。

（1）在不同温度及不同y值下合成尿素，达到平衡时，氨气转化率变化情况如图所示。该反应的ΔH_____0（填“>”、“<”或“=”，下同），若y表示压强，则y1_______y2 , 若y表示反应开始时的水碳比[n（NH3）/n（CO2）]，则y1_______y2。

（2）t℃时，若向容积为2L的密闭容器中加入3molNH3和1molCO2，达到平衡时，容器内压强为开始时的0.75倍。若保持条件不变，再向该容器中加入0.5molCO2和1molH2O，NH3的转化率将__________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

Ⅱ．CO2与H2反应可用于生产甲醇。

（3）已知氢气与甲醇的燃烧热分别为-285.8 kJ·mol－1、-726.5kJ·mol－1，则CO2与H2反应产生液态甲醇与液态水的热化学方程式为________________。

（4）下图是某甲醇燃料电池工作的示意图。质子交换膜（只有质子能够通过）左右两侧的溶液均为1L 2mol·L-1 H2SO4溶液。电极a上发生的电极反应式为________________________，当电池中有1mol e-发生转移时左右两侧溶液的质量之差为______g （假设反应物耗尽，忽略气体的溶解）。

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工业生产以NH3和CO2为原料合成尿素，反应的化学方程式为：

2NH3 (g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)。T1℃时，在2L的密闭容器中充入NH3和CO2模拟工业生产。

（1）在密闭容器中充入NH3和CO2，一定条件能自发进行的原因是___________；

（2）若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比（氨碳比），如右图是CO2平衡转化率（α）与氨碳比（x）的关系。其它条件不变时，α随着x增大而增大的原因是_________；

（3）当x = 2，上述反应至5min时各物质的浓度不再发生变化，若起始的压强为P0KPa，测得平衡体系压强为起始时的2/3。反应结束后，分离得到90g尿素。

①试计算该反应的平均速率v (CO2)=_______________；

②该反应的平衡常数K =_________；

③达到平衡后NH3 的物质的量浓度为_________。

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