(一) 尿素又稱碳酰胺,是含氮量最高的氮肥,工業(yè)上利用二氧化碳和氨氣在一定條件下合成尿素.其反應(yīng)分為如下兩步:
第一步:2NH
3(l)+CO
2(g)?H
2NCOONH
4(氨基甲酸銨)(l)△H
1=-330.0kJ?mol
-1第二步:H
2NCOONH
4(l)?H
2O(l)+H
2NCONH
2(l)△H
2=+226.3kJ?mol
-1某實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件,在一體積為0.5m
3密閉容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳,實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)中各組分的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖1所示:
①已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定,則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第
步反應(yīng)決定.
②反應(yīng)進(jìn)行到10min時(shí)測(cè)得CO
2的物質(zhì)的量如圖1所示,則用CO
2表示的第一步反應(yīng)的速率v(CO
2)=
mol/(L?min).
③當(dāng)反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡,若在恒溫、恒容下再充入一定量氣體He,則CO(NH
2)
2(l)的質(zhì)量
(填“增加”、“減小”或“不變”).
(二)氨是制備尿素的原料,NH
3、N
2H
4等在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用.
氨氣溶于水得到氨水,在25℃下,將a mol/L的氨水與b mol/L的硫酸以3:2體積比混合反應(yīng)后溶液呈中性.用含a和b的代數(shù)式表示出氨水的電離平衡常數(shù)為
.
(三)氫氣是合成氨的原料.“氫能”將是未來最理想的新能源.
(1)在25℃,101KPa條件下,1g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出142.9kJ熱量,則表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為
.
(2)氫氣通常用生產(chǎn)水煤氣的方法制得.其中C(s)+H
2O(g)?CO(g)+H
2(g),在850℃時(shí)平衡常數(shù)K=1.若向1升的恒定密閉真空容器中同時(shí)加入x mol C和6.0mol H
2O.
①當(dāng)加熱到850℃反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志有
.
A.容器內(nèi)的壓強(qiáng)不變 B.消耗水蒸氣的物質(zhì)的量與生成CO的物質(zhì)的量相等
C.混合氣的密度不變 D.單位時(shí)間有n個(gè)H-O鍵斷裂的同時(shí)有n個(gè)H-H鍵斷裂
②x應(yīng)滿足的條件是
.
(四)CO
2是合成尿素的原料,但水泥廠生產(chǎn)時(shí)卻排放出大量的CO
2.華盛頓大學(xué)的研究人員研究出一種方法,可實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)時(shí)CO
2零排放,其基本原理如圖2所示:
(1)上述生產(chǎn)過程的能量轉(zhuǎn)化方式是
.
(2)上述電解反應(yīng)在溫度小于900℃時(shí)進(jìn)行碳酸鈣先分解為CaO和CO
2,電解質(zhì)為熔融碳酸鈉,則陽極的電極反應(yīng)式為
,陰極的電極反應(yīng)式為
.