Question

7．Ⅰ．尿素在农业生产中起重要作用，其合成过程分两步进行：
2NH₃（g）+CO₂ （g）?NH₂COONH₄（l）△H=-117kJ•mol^-1
NH₂COONH₄（l）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=+15kJ•mol^-1
（1）由氨气和二氧化碳合成尿素的热化学方程式是：2NH₃（g）+CO₂（g）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=-102kJ•mol^-1
（2）第一步反应在11.1Mpa、160°C的条件下反应较快，转化率也较高，第二步反应在相同条件下反应速率较慢，转化率也较低．因此，总反应的反应速率和转化率主要取决于第二步．（填“第一步”或“第二步”）
（3）对于第一步反应，能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是ABC（填选项编号）．
A．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
B．υ_正（NH₃）=2υ_逆（CO₂）
C．容器中气体的密度不随时间而变化
D．容器中总质量不随时间而变化
Ⅱ．工业上合成氨气的反应为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0．现将10mol N₂和26mol H₂置于容积可变的密闭容器中，N₂的平衡转化率（α）与体系总压强（P）、温度（T）的关系如图所示．
回答下列问题：
①反应达到平衡状态B时，容器的容积10L，则T₁时，合成氨反应的平衡常数K=0.025．
②平衡状态由A变到C时，对应的平衡常数K（A）＞K（C）（填“＞”、“＜”或“=”）．
③平衡状态由A变到B时，对应的平衡常数K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需让化学方程式；
（2）总反应的反应速率和转化率主要取决于飞乐速率慢的；
（3）判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是正逆反应速率相同，各组分浓度保持不变；
Ⅱ、①依据图象平衡转化率和化学平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到；
②反应是放热反应，温度越低平衡正向进行，氮气转化率增大，T₁＜T₂，温度升高平衡常数减小；
③化学平衡常数只受温度的影响，温度不变，则K不变．

解答 解：Ⅰ、（1）①2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（l）△H=-117kJ•mol^-1
②NH₂COONH₄（l）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=+15kJ•mol^-1
依据盖斯定律①+②得到2NH₃（g）+CO₂（g）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=-102kJ•mol^-1；
故答案为：2NH₃（g）+CO₂（g）?（NH₂）₂CO（g）+H₂O（g）△H=-102kJ•mol^-1；
（2）第一步反应在11.1Mpa、160℃的条件下反应较快，转化率也较高，第二步反应在相同条件下反应速率较慢，转化率也较低，总反应的反应速率和转化率主要取决于第二步；
故答案为：第二步；
（3）对于第一步反应，2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（l）△H=-117kJ•mol^-1，能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是正逆反应速率相同，各组分浓度保持不变；
A．反应前后气体质量变化，物质的量变化，所以容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，证明反应达到平衡状态，故A正确；
B．依据反应速率之比等于化学方程式计量数之比，表示的是正反应速率之比，υ_正（NH₃）=2υ_逆（CO₂），说明二氧化碳正反应速率和逆反应速率相同，故B正确；
C．反应生成液体，气体质量变化，体积不变化，容器中气体的密度不随时间而变化，能说明反应达到平衡状态，故C正确；
D．NH₂COONH₄（l）是液体，密闭容器中容器中的总质量守恒，容器中总质量不随时间而变化，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
故答案为：ABC；
Ⅱ、①反应达到平衡状态B时，氮气的转化率为20%，容器的容积10L，
                   N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始量（mol/L）     1       2.6       0
变化量（mol/L） 1×20%=0.2  0.6      0.4
平衡量（mol/L）   0.8        2        0.4
K=$\frac{0．{4}^{2}}{0.8×{2}^{3}}$=0.025，
故答案为：0.025；
②N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0，反应是放热反应，温度越低平衡正向进行，氮气转化率增大，图象分析判断T₁＜T₂，衡状态由A变到C时，温度升高平衡常数减小，所以平衡常数K（A）＞K（C），
故答案为：＞；
③化学平衡常数只受温度的影响，温度不变，则K不变，故答案为：=．

点评 本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用，化学平衡影响因素分析，平衡常数计算应用，图象分析是解题关键，题目难度中等．