练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
    10．尿素是蛋白质代谢的产物，也是重要的化学肥料．工业合成尿素反应如下：
    2NH3（g）+CO2（g）═CO（NH2）2（s）+H2O（g）
    （1）在一个真空恒容密闭容器中充入CO2和NH3发生上述反应合成尿素，恒定温度下混合气体中的氨气含量如图1所示．

    A点的正反应速率v正（CO2）大于B点的逆反应速率v逆（CO2）（填“＞”、“＜”或“=”）；氨气的平衡转化率为75%．
    （2）氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物．将体积比为2：1的NH3和CO2混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中，在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡：2NH3（g）+CO2（g）═NH2COONH4（s）将实验测得的不同温度下的平衡数据列于表：
    温度（℃）15.020.025.030.035.0
    平衡气体总浓度 （10-3mol/L）2.43.44.86.89.4
    ①关于上述反应的焓变、熵变说法正确的是A．
    A．△H＜0，△S＜0B．△H＞0，△S＜0   C．△H＞0，△S＞0D．△H＜0，△S＞0
    ②关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是C
    A．分离出少量的氨基甲酸铵，反应物的转化率将增大
    B．平衡时降低体系温度，CO2的体积分数下降
    C．NH3的转化率始终等于CO2的转化率
    D．加入有效的催化剂能够提高氨基甲酸铵的产率
    ③氨基甲酸铵极易水解成碳酸铵，酸性条件水解更彻底．将氨基甲酸铵粉末逐渐加入1L0.1mol/L的盐酸溶液中直到pH=7（室温下，忽略溶液体积变化），共用去0.052mol氨基甲酸铵，此时溶液中几乎不含碳元素．
    此时溶液中c（NH4+）=0.1mol/L；（填具体数值）NH4+水解平衡常数值为4×10-9．
    （3）化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电！用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水又能发电．尿素燃料电池结构如图2所示，写出该电池的负极反应式：CO（NH2）2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+．

    分析 （1）图象分析氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明B点反应达到平衡状态，A点氨气体积百分含量大于B的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，A点的正反应速率大于B点的正反应速率；依据氨气的体积分数结合平衡三段式列式计算平衡转化率；
    （2）①根据表中的数据分析：温度越高，则平衡气体的总浓度越大，所以升高温度，平衡逆向移动，正反应反应是放热反应；
    反应物是气体，产物是固体，该反应是熵减小的过程；
    ②A．因为氨基甲酸铵为固体，分离出少量的氨基甲酸铵，平衡不移动；
    B．氨基甲酸铵为固体，所以NH3和CO2始终为2：1；
    C．因为体积比为2：1的NH3和CO2混合气体充入反应，NH3和CO2又按照2：1的消耗，所以NH3的转化率始终等于CO2的转化率；
    D．催化剂只改变速率，不改变平衡移动，由此进行判断；
    ③根据氨基甲酸铵极易水解成碳酸铵，即反应式为NH2COONH4（s）+H2O?（NH4）2CO3，将氨基甲酸铵粉末逐渐加入1L0.1mol/L的盐酸溶液中直到pH=7并且溶液中几乎不含碳元素，所以溶液中只有H+、NH4+、OH-、Cl-，根据电荷守恒计算c（NH4+），根据NH4++H2O?NH3•H2O+OH-结合K=$\frac{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）•c（{H}^{+}）}{c（N{{H}_{4}}^{+}）}$进行计算；
    （3）尿素燃料电池中尿素再负极上失去电子生成氮气、二氧化碳．

    解答 解：（1）氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明B点反应达到平衡状态，A点氨气体积百分含量大于B的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，A点的正反应速率大于B点的正反应速率，故v正（CO2）＞v逆（CO2）；
    设氨气消耗物质的量x，开始氨气体积分数为50%，假设氨气为50mol，二氧化碳为50mol，
                   CO2+2NH3?（NH2）2CO+H2O
    起始量（mol）   50    50       0     0
    变化量（mol）   0.5x  x       0.5x  0.5x
    平衡量（mol） 50-0.5x  50-x   0.5x  0.5x
    氨气的体积分数=$\frac{50-x}{50-0.5x+50-x+0.5x}$=20%；解得：x=37.5mol，
    氨气的平衡转化率=$\frac{37.5mol}{50mol}$×100%=75%，
    故答案为：＞；75%；
    （2）①根据表中的数据分析：温度越高，则平衡气体的总浓度越大，所以升高温度，平衡逆向移动，正反应反应是放热反应，故△H＜0；
    反应物是气体，产物是固体，该反应是熵减小的过程，即，△S＜0，
    故答案为：A；
    ②A．因为氨基甲酸铵为固体，分离出少量的氨基甲酸铵，平衡不移动，所以反应物的转化率不变，故A错误；
    B．平衡时降低体系温度，平衡向放热方向即正反应方向移动，又氨基甲酸铵为固体，所以NH3和CO2始终为2：1，则CO2的体积分数不变，故B错误；
    C．因为体积比为2：1的NH3和CO2混合气体充入反应，NH3和CO2又按照2：1的消耗，所以NH3的转化率始终等于CO2的转化率，故C正确；
    D．催化剂只改变速率，不改变平衡移动，所以加入有效的催化剂不能够提高氨基甲酸铵的产率，故D错误；
    故答案为：C；
    ③因为氨基甲酸铵极易水解成碳酸铵，即反应式为NH2COONH4（s）+H2O?（NH4）2CO3，加入1L0.1mol/L的盐酸溶液中直到溶液pH=7并且溶液中几乎不含碳元素，所以溶液中只有H+、NH4+、OH-、Cl-，根据电荷守恒c（NH4+）=c（Cl-）=0.1mol/L，又用去0.052mol氨基甲酸铵，所以开始溶液中的铵根离子浓度为0.052mol/L×2=0.104mol/L，
              NH4++H2O?NH3•H2O+H+；
    开始  0.104mol/L          0        
    转化  0.004mol/L        0.004mol/L 
    平衡   0.1mol/L         0.004mol/L   
    又溶液为pH=7，所以氢离子浓度为10-7mol/L，则NH4+水解平衡常数K=$\frac{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）•c（{H}^{+}）}{c（N{{H}_{4}}^{+}）}$=$\frac{0.004×1{0}^{-7}}{0.1}$=4×10-9，
    故答案为：0.1mol/L；4×10-9；
    （3）尿素燃料电池中尿素再负极上失去电子生成氮气、二氧化碳，则负极反应为：CO（NH2）2+H2O-6e-═N2↑+CO2↑+6H+，
    故答案为：CO（NH2）2+H2O-6e-═N2↑+CO2↑+6H+．

    点评 本题考查化学平衡计算、化学反应速率、化学平衡的移动原理、弱碱根离子在溶液中的水解平衡的计算应用以及燃料电池负极反应式的书写等知识，题目难度中等，试题综合性较大，充分考查了学生的分析能力及灵活应用能力．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    20．下列关于有机物的说法中，正确的是（　　）
    A．在核磁共振氢谱中有五组吸收峰
    B．与互为同分异构体
    C．1mol 该有机物与NaOH溶液反应，最多消耗3mol NaOH
    D．可以发生取代反应、加成反应、消去反应和缩聚反应

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    1．2Na2CO3•3H2O2是一种新型的氧系漂白剂．某实验兴趣小组进行了如下实验．
    Ⅰ．实验制备
    实验原理：2Na2CO3+3H2O2=2Na2CO3•3H2O2
    实验步骤：取3.5g Na2CO3溶于10mL H2O，加入0.1g稳定剂，用磁力搅拌器搅拌完全溶解后，将6.0mL 30%H2O2在15min内缓慢加入到三颈烧瓶中，实验装置如图．反应1小时后，加入1g氯化钠后，静置结晶，然后抽滤，干燥一周后，称重．
    （1）装置中球形冷凝管的作用是起冷凝回流的作用，使用冷水浴的作用是防止温度过高，H2O2分解．
    （2）加入适量NaCl固体的原因是降低产品的溶解度（盐析作用）或便于析出晶体．
    （3）2Na2CO3•3H2O2极易分解，其分解反应方程式可表示为2（2Na2CO3•3H2O2）═4Na2CO3+6H2O+3O2↑．
    Ⅱ．活性氧含量测定
    准确称取试样0.2000g，置于250mL锥形瓶中，加100mL浓度为6%的硫酸溶液，用0.0200mol/L KMnO4标准溶液滴定，记录KMnO4标准溶液消耗的体积为32.70mL．
    活性氧含量计算公式：Q%=（40cV/m）×100%
    [c：KMnO4标准溶液浓度（mol/L）；V：消耗的KMnO4标准溶液体积（L）；m：试样质量（g）]
    （4）滴定终点的判断依据为溶液由无色呈紫色且30s内不褪色，活性氧含量为13.08%．
    Ⅲ．产品纯度的测定
    （5）为了测定产品中2Na2CO3•3H2O2的质量分数，设计了几种方案，涉及不同的反应原理．
    方案一：将试样与MnO2混合均匀，向混合物中滴加水，测生成气体的体积，进而进行计算．
    方案二：将试样与足量的氯化钡（或氯化钙等）溶液反应后，过滤，干燥所得沉淀，称量沉淀的质量（或试样与足量稀硫酸反应后，经除杂干燥后，测二氧化碳的体积，进行计算）．．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    18．从安全的角度考虑，实验室用硫酸吸收氨气时不可以选用下列装置中的（　　）
    A．B．C．D．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    5．25℃，有c（CH3COOH）+c（CH3COO-）=0．l mol/L的一组醋酸和醋酸钠混合溶液，溶液中c（CH3COOH）、c（CH3COO-）与pH值的关系如图所示．有关离子浓度关系分析正确的是（　　）
    A．pH=5.5溶液中：c（CH3COO-＞c（CH3COOH）＞c（H+）＞c（OH一）
    B．W点表示溶液中：c（Na+）=c（CH3COO-）
    C．pH=3.5溶液中：c（Na+）-c（OH-）+c（CH3COOH）=0．l moL/L
    D．向W点所表示溶液中通入0.05molHCl气体（溶液体积变化可忽略）：c（H+）=c（CH3COOH）+c（OH-）

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    15．用98%的浓硫酸（其密度为1.84g/cm3）配置500mL1.0mol•L-1稀硫酸时要用到的实验仪器除了a．玻璃棒b．胶头滴管c.50mL量筒d．烧杯外，还需要e．500mL容量瓶
    （2）配置过程中，下列情况会使配置结果偏高的是①④⑥⑦（填序号）
    ①定容时俯视刻度线观察液面②容量瓶使用时未干燥
    ③定容后经振荡、摇匀、静置，发现液面低于刻度线，再加蒸馏水补至刻度线
    ④量取浓硫酸时仰视量筒刻度⑤移液时未洗涤烧杯和玻璃棒
    ⑥容量瓶未洗净，原来盛过该溶液⑦未冷却到室温就定容．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    2．设NA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是（　　）
    A．23gNa与足量H2O反应完全后失去2NA个电子
    B．1molCu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子
    C．标准状况下，22.4LN2和H2混合气中含2NA个原子
    D．3mol单质Fe完全转变为Fe3O4，失去9NA个电子

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    19．乙醇（C2H6OH）和二甲醚（CH3OCH3）互为同分异构体且二甲醚不与钠反应，仅含碳，氢，氧三种元素的某化合物，其相对分子质量小于100，且氧的质量分数为18.18%．已知该化合物不与钠反，则该化合物的结构共有（不考虑立体异构）（　　）
    A．2种B．5种C．6种D．8种

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    17．草酸二甲酯的水解产物草酸（H2C2O4）为二元弱酸．已知：
     
     难溶物    		 CaF2 
     CaC2O4
     
     Ksp    		 
     3.5×10-11    		 
     2.3×10-9
     酸 HF H2C2O4
     电离常数 Ka=7.2×10-4Ka1=5.4×10-2
    Ka2=5.4×10-5
    （1）草酸氢钾溶液中c（H+）＞（填“＞”“＜”或“=”）c（OH-）．
    （2）向0.1mol•L-1的草酸氢钾溶液中滴加NaOH溶液至溶液呈中性，此时溶液中各粒子的浓度关系正确的是ad（填字母）．
    a．c（K+）=c（HC2O4-）+c（H2C2O4）+c（C2O42-）
    b．c（K+）+c（Na+）=c（HC2O4-）+c（C2O42-）
    c．cNa+）=c（H2C2O4）+c（C2O42-）
    d．c（K+）＞cNa+）
    （3）在浓度为1mol•L-1的HF与0.01mol•L-1的KHC2O4-混合溶液中逐滴加入1mol•L-1的CaCl2溶液，最初得到的沉淀为CaF2（填化学式）．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案