Question

1．氨是最重要的化工產品之一．
（1）合成氨用的氫氣可以甲烷為原料制得：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）．有關化學反應的能量變化如圖所示．CH₄（g）與H₂O（g）反應生成CO（g）和H₂（g）的熱化學方程式為CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1kJ•mol^-1．


（2）CO對合成氨的催化劑有毒害作用，常用乙酸二氨合銅（Ⅰ）溶液來吸收原料氣中CO，其反應原理為：（l）+CO（g）+NH₃（g）?CH₃COO•CO（l）△H＜0．吸收CO后的乙酸二氨合銅（I）溶液經過適當處理后又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環使用，再生的適宜條件是B．（填字母）
A．高溫、高壓       B．高溫、低壓       C．低溫、低壓       D．低溫、高壓
（3）用氨氣制取尿素的反應為：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0，某溫度下，向容積為100L的密閉容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，該反應進行到40s時達到平衡，此時CO₂的轉化率為50%．該溫度下此反應平衡常數K的值為2500．

Answer 1

分析 （1）由圖可得熱化學方程式：①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-282KJ/mol
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol
根據蓋斯定律，①-③×3-②得到：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）；
（2）吸收CO后的乙酸銅氨液經過適當處理后又可再生，用使平衡逆向移動，正反應為氣體體積減小的放熱反應，在高溫、低壓下有利于平均逆向進行；
（3）某溫度下，向容積為100L的密閉容器中通入4molNH₃和2molCO₂，該反應進行到40s時達到平衡，此時CO₂的轉化率為50%，轉化的二氧化碳為1mol，則：
           2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）
起始量（mol）：4         2                      0
變化量（mol）：2         1                      1
平衡量（mol）：2         1                      1
再根據K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）×c（C{O}_{2}）}$計算平衡常數．

解答 解：（1）由圖可得熱化學方程式：①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-282KJ/mol
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol
根據蓋斯定律，①-③×3-②得到：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1kJ•mol^-1；
（2）吸收CO后的乙酸銅氨液經過適當處理后又可再生，用使平衡逆向移動，正反應為氣體體積減小的放熱反應，在高溫、低壓下有利于平均逆向進行，
故選：B；
（3）某溫度下，向容積為100L的密閉容器中通入4molNH₃和2molCO₂，該反應進行到40s時達到平衡，此時CO₂的轉化率為50%，轉化的二氧化碳為1mol，則：
           2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）
起始量（mol）：4        2                       0
變化量（mol）：2        1                       1
平衡量（mol）：2        1                       1
則平衡常數K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）×c（C{O}_{2}）}$=$\frac{\frac{1}{100}}{（\frac{2}{100}）^{2}×\frac{1}{100}}$=2500L²•mol^-2，
故答案為：2500．

點評 本題考查較為綜合，為高考常見題型和高頻考點，題目涉及熱化學方程式書寫、化學平衡影響因素、平衡常數、離子濃度比較等，是對學生綜合能力的考查．