Question

【題目】Ⅰ.按要求回答下列問題：

(1)以CO2和NH3為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應可表示如下：

反應Ⅰ：2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)△H1

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

總反應：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ/mol

①反應Ⅰ的△H1=__。

②一定溫度下，在體積固定的密閉容器中按n(NH3)：n(CO2)=2：1進行反應Ⅰ，下列能說明反應Ⅰ達到了平衡狀態(tài)的是__（填序號）。

A.容器內(nèi)氣體總壓強不再變化

B.NH3與CO2的轉(zhuǎn)化率相等

C.容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化

(2)在一定體積的密閉容器中進行如下化學反應：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學平衡常數(shù)(K)和溫度(t)的關(guān)系如下表所示：

t/℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列問題：

①該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=__。

②該反應為__（填“吸熱”或“放熱”）反應。

③某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，試判斷此時的溫度為__℃。

④在800℃時，發(fā)生上述反應，某一時刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)為2mol·L-1，c(H2)為1.5mol·L-1，c(CO)為1mol·L-1，c(H2O)為3mol·L-1，此時反應向__（填“正向”或“逆向”）進行。

(3)工業(yè)上從廢鉛蓄電池廢液回收鉛的過程中，常用純堿溶液與處理后的鉛膏(主要含PbSO4)發(fā)生反應：PbSO4(s)＋CO(aq)PbCO3(s)＋SO( aq)。

已知溶度積常數(shù)：Ksp(PbSO4)=1.6×10-8，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14，則該反應的化學平衡常數(shù)K=__。

Ⅱ.N2H4—O2燃料電池是一種高效低污染的新型電池，其裝置如圖所示：

(1)N2H4的電子式為__；

(2)a極的電極反應方程式為___。

Answer 1

【答案】-159.47kJ/mol AC 吸熱 830 逆向 2.2×105或2.16×105 N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O

【解析】

(1)△H1根據(jù)蓋斯定律進行計算；反應達到化學平衡狀態(tài)利用等和定的特征進行分析判斷；(2)通過觀察分析表格數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)K隨著溫度升高的變化規(guī)律，判斷平衡移動的方向，進而得出反應的熱效應，溫度的確定列出平衡常數(shù)表達式進行計算，即可找到對應的溫度，反應方向根據(jù)給出濃度算出Qc與K進行比較，若大于K，說明生成物濃度偏高，反應應向逆向進行，反之正向 ，相等則說明達到平衡；(3)平衡常數(shù)根據(jù)溶度積和平衡常數(shù)表達式進行計算，燃料電池根據(jù)通入的氣體可知a為負極，失電子，發(fā)生氧化反應，結(jié)合電解質(zhì)溶液寫出相應的電極反應式。

(1)①反應Ⅰ：2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) △H1

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

總反應：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H3= -86.98kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律計算：△H1=△H3-△H2=-86.98kJ/mol-72.49kJ/mol=-159.47 kJ/mol，故答案：-159.47 kJ/mol；

②A.根據(jù)2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)反應可知,反應前后氣體體積減小，容器內(nèi)氣體總壓強不再變化說明反應達到平衡狀態(tài)，故A正確；

B.轉(zhuǎn)化率與起始量和變化量有關(guān)，所以NH3與CO2的轉(zhuǎn)化率相等，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；

C.根據(jù)2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)反應可知,反應前后氣體質(zhì)量變化，氣體體積不變，容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化說明反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；

故答案為：AC；

(2)①因平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，所以K=c(CO).c(H2O)/c(CO2).c(H2)

②化學平衡常數(shù)的大小只與溫度有關(guān)，升高溫度平衡向吸熱的方向移動，由表可知：升高溫度，化學平衡常數(shù)增大，說明化學平衡正向移動，因此正反應方向吸熱反應，故答案為：吸熱；

③某溫度下，因為平衡濃度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，所以K=c(CO).c(H2O)/c(CO2).c(H2)=1，根據(jù)表格可知：溫度為830℃時K=1，所以此時的溫度為830℃；

④已知800℃時，K=0.9。某一時刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)為2 mol·L－1，c(H2)為1.5 mol·L－1，c(CO)為1 mol·L－1，c(H2O)為3 mol·L－1，根據(jù)Qc=c(CO).c(H2O)/c(CO2).c(H2)=1×3/(2×1.5)=1>0.9，此時反應向逆反應方向進行，故答案：逆向；

(3)Ksp(PbCO3)= 7.4×10-14，Ksp(PbSO4)= 1.6×10-8，在水溶液中進行PbSO4(s)＋CO32－(aq)PbCO3(s)＋SO42－(aq)反應，反應的平衡常數(shù)

K= c(SO42－)/c(CO32－)=c(SO42－)/c(CO32－)×[c(Pb2+)/c(Pb2+)]=Ksp(PbSO4)/Ksp(PbCO3)

=1.6×108/7.4×1014=2.16×105或2.2×105，故答案：2.2×105或2.16×105；

Ⅱ.N2H4—O2燃料電池，(1)N2H4的電子式為

(2)a極通入的氣體為N2H4，b極通入O2，則a為負極，失電子，發(fā)生氧化反應，b為正極，得電子，發(fā)生還原反應，電解質(zhì)溶液為堿性溶液，則a極電極反應式為N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O。