尿素[CO(NH2)2]是含氮量最高的氮肥。(1) 已知工业上合成尿素的反应分为如下两步：...

尿素[CO(NH2)2]是含氮量最高的氮肥。

（1）已知工业上合成尿素的反应分为 如下两步：

第1步：2NH3(1)+CO2(g)H2NCOONH4(1)　　 ΔH1=-330.0kJ•mol-1

第2步：H2NCOONH4(1)H2O(1)+CO(NH2)2(1)　　 ΔH2=+226.3kJ•mol-1

则下列各图能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线的是___(填字母编号)。

A.　　　 B.

C.　　　　 D.

（2）一定条件下工业合成尿素的总反应：CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)，t℃时，向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.20molCO2和0.80molNH3，反应中CO2的物质的量随时间变化如下表所示：

①前40min内v(NH3)=___，此温度下该反应的平衡常数为___。

②30min时v正(CO2)___80min时v逆(H2O)(选填“>”，“=”或“<”)。

③在100min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.10molCO2和0.40molNH3，重新建立平衡后CO2的转化率与原平衡相比将___(填“增大”、“不变”或“减小”)。

④氨碳比[]对合成尿素有影响，恒温恒容条件下将总物质的量为3mol的NH3和CO2的混合气体按不同的氨碳比进行反应，结果如图1所示。a、b线分别表示CO2或NH3的转化率变化，c线表示平衡体系中尿素的体积分数变化[]=___时，尿素产量最大；经计算，图中y=___(精确到0.01)。

（3）工业生产中为提高尿素的产率可采取的措施有___。

（4）近期科学家发现微生物可将生产废水中的尿素直接转化为对环境友好的两种物质，其工作原理如图2所示。回答下列问题：

①N极为___板(填“正”或“负”)，M电极反应式___。

②N极消耗标准状况下336L气体时，M极理论上处理的尿素的质量为___g。

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尿素[CO(NH2)2]是含氮量最高的氮肥。

(1) 已知工业上合成尿素的反应分为如下两步：

第1步：2NH3(I)+CO2(g) H2NCOONH4(I)　　 H1=-330.0kJ·mol-1

第2步：H2NCOONH4(I) H2O(I)+CO(NH2)2(I)　　　 H2=+226.3 kJ·mol-1

则下列各图能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线的是___________（填字母编号）。

(2)一定条件下工业合成尿素的总反应：CO2(g)+2HH3(g) CO(NH2)2(g)+H2O(g)，t℃时，向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.20molCO2和0.80molNH3，反应中CO2的物质的量随时间变化如下表所示：

①前40min内v(NH3)=_________，此温度下该反应的平衡常数为___________。

②30min时v正(CO2)________80min时v逆(H2O)（选填“>”、“=”、“<”）。

③在100min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.10molCO2和0.4molNH3，重新建立平衡后CO2的转化率与原平衡相比将________（填“增大”、“不变”、“减小”）

④氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]对合成尿素有影响，恒温恒容条件下将总物质的量为3mol的NH3和CO2的混合气体按不同氨碳比进行反应，结果如图1所示。a、b线分别表示CO2或NH3的转化率变化，c线表示平和体系中尿素的体积分数变化。[n(NH3)/n(CO2)]=______时，尿素产量最大，经计算图中y=_______（精确到0.01）。

图2

(3)工业生成中为提高尿素的产率可采取的措施有___________________。

(4)近期科学家发现微生物可将生产废水中的尿素直接转化为对环境友好的两种物质，其工作原理如图

2所示。回答下列问题：

①N极为_________极（填“正”、“负”），M电极反应式________________。

②N极消耗标准状况下33.6L气体时，M极理论上处理的尿素的质量为__________g。

高三化学简答题困难题查看答案及解析

(15分）(一）尿素又称碳酰胺，是含氮量最高的氮肥，工业上利用二氧化碳和氨气在一定条件下合成尿素。其反应分为如下两步：

第一步：2NH3(l)＋CO2(g) H2NCOONH4(氨基甲酸铵) (l) △H1= -330.0 kJ·mol－1

第二步：H2NCOONH4(l) H2O(l)＋H2NCONH2(l)　 △H2= + 226.3 kJ·mol－1

某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 m3 密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第　　　　 步反应决定。

②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量如上图所示，则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)＝　　 mol/(L·min)。

③当反应在一定条件下达到平衡，若在恒温、恒容下再充入一定量气体He，则CO(NH2)2(l)的质量_______(填“增加”、“减小”或“不变”)。

（二）氨是制备尿素的原料，氨气溶于水得到氨水，在25℃下，将a mol/L的氨水与b mol/L的硫酸以3∶2体积比混合反应后溶液呈中性。用含a和b的代数式表示出氨水的电离平衡常数为_________。此溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_________。

（三）氢气是合成氨的原料。“氢能”将是未来最理想的新能源。

（1）在25℃,101KPa条件下，1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9kJ热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　 。

（2）氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中C(s)+ H2O(g) CO(g)+H2(g)，在850℃时平衡常数K=1。若向1升的恒定密闭真空容器中同时加入x mol C和6.0mol H2O。

①当加热到850℃反应达到平衡的标志有______________ 。

A．容器内的压强不变 　　

B．消耗水蒸气的物质的量与生成CO的物质的量相等

C．混合气的密度不变 　　

D．单位时间有n个H—O键断裂的同时有n个H—H键断裂

②x应满足的条件是　　　　　　　　　　　　 。

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（15分）（一） 尿素又称碳酰胺，是含氮量最高的氮肥，工业上利用二氧化碳和氨气在一定条件下合成尿素。其反应分为如下两步：

第一步：2NH3（l）＋CO2（g）H2NCOONH4（氨基甲酸铵）（l）　　 △H1= -330．0 kJ·mol－1

第二步：H2NCOONH4（l）H2O（l）＋H2NCONH2（l）　 △H2= + 226．3 kJ·mol－1

某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0．5 m3 密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第　　　　 步反应决定。

②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量如上图所示，则用CO2表示的第一步反应的速率v（CO2）＝　 mol/（L·min）。

③当反应在一定条件下达到平衡，若在恒温、恒容下再充入一定量气体He，则CO（NH2）2（l）的质量_________（填“增加”、“减小”或“不变”）。

（二）氨是制备尿素的原料，NH3、N2H4等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。

氨气溶于水得到氨水，在25℃下，将amol/L的氨水与bmol/L的硫酸以3∶2体积比混合反应后溶液呈中性。用含a和b的代数式表示出氨水的电离平衡常数为_________。

（三）氢气是合成氨的原料。“氢能”将是未来最理想的新能源。

（1）在25℃,101KPa条件下，1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出142．9kJ热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中C（s）+ H2O（g）CO（g）+H2（g），在850℃时平衡常数K=1。若向1升的恒定密闭真空容器中同时加入x mol C和6．0mol H2O。

①当加热到850℃反应达到平衡的标志有______________ 。

A．容器内的压强不变

B．消耗水蒸气的物质的量与生成CO的物质的量相等

C．混合气的密度不变

D．单位时间有n个H-O键断裂的同时有n个H-H键断裂

②x应满足的条件是　　　　　　　　　　　　 。

（四）CO2是合成尿素的原料，但水泥厂生产时却排放出大量的CO2。华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如图所示：

（1）上述生产过程的能量转化方式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为　　　　　　 ，阴极的电极反应式为　　　　　　　　　 。

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二氧化碳和氨是重要的化工产品，是纯碱工业、制造硝酸、铵盐和氮肥等的原料。

（1）CO2的电子式是　　　　　　　　　　　 。

（2）以NH3与CO2为原料合成尿素[化学式为CO(NH2)2]的主要反应如下：

① 2NH3(g)+CO2(g) = NH2CO2NH4(s)　　 △H=－l59.5 kJ·mol-1

② NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)　　 △H=+116.5 kJ·mol-1

③ H2O(1) = H2O(g)　 △H=+44.0kJ·mol-1

写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式　　　　　　　　　　 ；

（3）NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应：

4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　 △H＝－905kJ·mol-1

不同温度下NO产率如下图1所示，由此图可知温度对NO产率的影响规律为　　　　　　　　　　 ，请用化学反应速率和化学平衡理论解释其原因：　　　　　　　　　　　 　　 。

图1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图2

（4）以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图2所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，有关石墨I电极反应可表示为_______________。

（5）已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数K=1.75×10－5，H2CO3的电离平衡常数K1=4.4×10－7，K2=4.7×10－11。 常温下，用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，NH4HCO3溶液显__________（填“酸性”、“中性”或“碱性”）；计算反应NH4++HCO3—+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=　　　　　　 　 （结果保留2位有效数字）。

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二氧化碳和氨是重要的化工产品，是纯碱工业、制造硝酸、铵盐和氮肥等的原料。

（1）CO2的电子式是　　　　　　　　　　　 。

（2）以NH3与CO2为原料合成尿素[化学式为CO(NH2)2]的主要反应如下：

① 2NH3(g)+CO2(g) = NH2CO2NH4(s)　　 △H=－l59.5 kJ·mol-1

② NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)　　 △H=+116.5 kJ·mol-1

③ H2O(1) = H2O(g)　 △H=+44.0kJ·mol-1

写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式　　　　　　　　　　 ；

（3）NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应：

4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　 △H＝－905kJ·mol-1

不同温度下NO产率如下图1所示，由此图可知温度对NO产率的影响规律为　　　　　　　　　　 ，请用化学反应速率和化学平衡理论解释其原因：　　　　　　　　　　　 　　 。

图1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图2

（4）以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图2所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，有关石墨I电极反应可表示为_______________。

（5）已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数K=1.75×10－5，H2CO3的电离平衡常数K1=4.4×10－7，K2=4.7×10－11。 常温下，用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，NH4HCO3溶液显__________（填“酸性”、“中性”或“碱性”）；计算反应NH4++HCO3—+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=　　　　　　 　 （结果保留2位有效数字）。

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尿素[CO(NH2)2] 是首个由无机物合成的有机化合物，通常用作植物的氮肥。合成尿素的主要反应如下：

i. 2NH3(l) + CO2(g) (l)（氨基甲酸铵）　 △H＝－a kJ/mol

ii. (l) (l) + H2O(l)　　　　　　 △H＝+b kJ/mol

iii. 2（缩二脲）+NH3 （副反应，程度较小）

（1）实验室制取氨气的化学方程式是__________________。

（2）CO(NH2)2中C为+4价，N的化合价_______。

（3）CO2和NH3合成尿素的热化学方程式为___________________________。

（4）工业上提高氨碳比（），可以提高尿素的产率，结合反应i～iii，解释尿素产率提高的原因______。

（5）某科研小组模拟工业合成尿素，一定条件下，在0.5L的密闭容器中投入4molNH3和1molCO2，测得反应中各组分的物质的量随时间变化如图1所示：

①反应进行到10min时，用CO2表示反应i的速率υ(CO2)＝________。

②合成总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素的总反应的快慢由第______步反应决定（填“i”或“ii”）。

（6）我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2（装置如图2）。总反应为：CO(NH2)2+H2O3H2↑+N2↑+CO2↑。

①A电极连接电源的_______极（填“正”或“负”）。

②A电极的电极反应为______。

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尿素[CO(NH2)2] 是首个由无机物合成的有机化合物，通常用作植物的氮肥。合成尿素的主要反应如下：

i. 2NH3(l) + CO2(g) (l)（氨基甲酸铵）　 △H＝－a kJ/mol

ii. (l) (l) + H2O(l)　　　　　　 △H＝+b kJ/mol

iii. 2（缩二脲）+NH3 （副反应，程度较小）

（1）实验室制取氨气的化学方程式是__________________。

（2）CO(NH2)2中C为+4价，N的化合价_______。

（3）CO2和NH3合成尿素的热化学方程式为___________________________。

（4）工业上提高氨碳比（），可以提高尿素的产率，结合反应i～iii，解释尿素产率提高的原因______。

（5）某科研小组模拟工业合成尿素，一定条件下，在0.5L的密闭容器中投入4molNH3和1molCO2，测得反应中各组分的物质的量随时间变化如图1所示：

①反应进行到10min时，用CO2表示反应i的速率υ(CO2)＝________。

②合成总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素的总反应的快慢由第______步反应决定（填“i”或“ii”）。

（6）我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2（装置如图2）。总反应为：CO(NH2)2+H2O3H2↑+N2↑+CO2↑。

①A电极连接电源的_______极（填“正”或“负”）。

②A电极的电极反应为______。

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尿素（NH2CONH2)是目前含氮量最高的氮肥。国内外主要以NH3和CO2为原料进行合成。主要通过以下二个反应进行：

第一步：2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(l)　　　　　　 △H1=-117.2kJ·mol-1

第二步：H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l)　　　 △H2=+21.7kJ·mol-1

请回答：

(1)己知：NH3(l) NH3(g)　　 △H3 = ckJ·mol-1。火电厂烟气脱硝所使用的还原剂氨气主要来自于尿素水解。则反应NH2CONH2(l)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)的　　 △H4=_________kJ·mol-1 (用含c的式子表示)，该反应能在常温下缓慢发生的主要原因是__________________。

(2)①一定条件下，n(NH3)/n(CO2)对NH2COONH4的平衡转化率会产生明显的影响，如图1所示。NH2COONH4的平衡转化率随n(NH3)/n(CO2)增大而上升，试分析其原因：_______________。

②恒温密闭容器中，一定量的NH3和CO2反应合成尿素，第10 min达到平衡。若相同条件下反应1的速率要快于反应2，请在图中画出0～15min内，NH2COONH4的物质的量浓度随时间变化曲线____________。

③下图表示不同条件下，反应：N2(g) +3H2(g)2NH3(g)的产物浓度随时间的变化曲线。

下列有关说法中，正确的是____________。

A.达到平衡时间最快的是II

B.反应约10分钟后，三个反应均己达到平衡

C.I条件下氢气的平衡转化率大于Ⅱ

D.三个反应的平衡常数一定相同

(3)用电化学方法可以实现低温常压合成氨。下图是以含N3-熔融盐为电解质，电解合成氨装置的工作原理示意图。阴极的电极反应是_______________________。

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工业上常利用CO2为初始反应物，合成一系列重要的化工原料。

（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）ΔH1

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

总反应：2NH3（g）＋CO2（g）=CO（NH2）2（s）＋H2O（g）　ΔH3＝－86.98 kJ·mol－1

请回答下列问题：

①反应Ⅰ的ΔH1＝______________。

②在________（填“高温”或“低温”）情况下有利于反应Ⅱ的自发进行。

③一定温度下，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____________（填字母代号）。

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 NH3与CO2的转化率相等

D 容器内混合气体的密度不再变化

（2）将CO2和H2按质量比25∶3充入一定体积的密闭容器中，在不同温度下发生反应CO2（g）＋3H2（g）=CH3OH（g）＋H2O（g）。测得CH3OH（g）的物质的量随时间的变化如下图所示。

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

②欲提高CH3OH（g）的平衡产率，可采取的措施除改变温度外，还有__________（任写两种）。

③一定温度下，在容积均为2 L的两个恒容密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后反应达到平衡。

若甲容器中反应达平衡后气体的压强为开始时的，则该温度下，反应的平衡常数为______；要使反应达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，则乙容器中c的取值范围为_______________。

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