Question

【题目】尿素（NH2CONH2)是目前含氮量最高的氮肥。国内外主要以NH3和CO2为原料进行合成。主要通过以下二个反应进行：

第一步：2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(l) △H1=-117.2kJ·mol-1

第二步：H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l) △H2=+21.7kJ·mol-1

请回答：

(1)己知：NH3(l) NH3(g) △H3 = ckJ·mol-1。火电厂烟气脱硝所使用的还原剂氨气主要来自于尿素水解。则反应NH2CONH2(l)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)的 △H4=_________kJ·mol-1 (用含c的式子表示)，该反应能在常温下缓慢发生的主要原因是__________________。

(2)①一定条件下，n(NH3)/n(CO2)对NH2COONH4的平衡转化率会产生明显的影响，如图1所示。NH2COONH4的平衡转化率随n(NH3)/n(CO2)增大而上升，试分析其原因：_______________。

②恒温密闭容器中，一定量的NH3和CO2反应合成尿素，第10 min达到平衡。若相同条件下反应1的速率要快于反应2，请在图中画出0～15min内，NH2COONH4的物质的量浓度随时间变化曲线____________。

③下图表示不同条件下，反应：N2(g) +3H2(g)2NH3(g)的产物浓度随时间的变化曲线。

下列有关说法中，正确的是____________。

A.达到平衡时间最快的是II

B.反应约10分钟后，三个反应均己达到平衡

C.I条件下氢气的平衡转化率大于Ⅱ

D.三个反应的平衡常数一定相同

(3)用电化学方法可以实现低温常压合成氨。下图是以含N3-熔融盐为电解质，电解合成氨装置的工作原理示意图。阴极的电极反应是_______________________。

Answer 1

【答案】 95.5+2c 该反应是熵增反应，有利于正向进行 过量的氨气和产物水进一步反应，使反应2的化学平衡正向移动，从而使NH2COONH4的平衡转化率上升 A N2+6e-=2N3-

【解析】（1）考查热化学反应方程式的计算以及化学反应进行方向的判断，①2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4(l)，②H2NCOONH4(l) H2O(l)+H2NCONH2(l)，③NH3(l) NH3(g)，根据盖斯定律的计算，2×③－(①＋②)得出：△H3=(95.5＋2c)kJ·mol－1；此反应是熵增反应，有利于反应正向进行；（2）本题考查勒夏特列原理的应用， ①过量的氨气和产物水进一步反应，使反应2的化学平衡正向移动，从而使NH2COONH4的平衡转化率上升；②相同条件下，反应1的速率快于反应2，因此生成H2NCOONH4曲线比消耗H2NCOONH4曲线陡，在10min时达到平衡，即10min到15min应是平行x轴的直线，即图像是；③A、根据图像，II首先达到平衡，即II的反应速率最快，首先达到平衡，故A正确；B、反应到10min，II和III达到平衡，I不知道10min后曲线，因此无法判断I是否达到平衡，故B错误；C、题目中没有说明改变的条件，如果I改变的条件是通入H2，虽然平衡向正反应方向进行，但氢气的转化率降低，如果II是增大压强，平衡向正反应方向进行，氢气的转化率增大，故C错误；D、如果II是升高温度，反应速率加快，但化学平衡常数降低，II通入氢气，温度不变，平衡常数不变，则两者平衡常数不相同，故D错误；（3）考查电解原理以及电极反应式的书写，根据装置图电子移动方向，电子从电源的负极出发流向阴极，从阳极流向电源的正极，通N2的一极为阴极，通氢气的一极为阳极，阴极电极反应式为N2+6e－=2N3－。