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）...

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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）　　B点的逆反应速率v逆（CO2）（填“＞”、“＜”或“=”）；氨气的平衡转化率为　　．

（2）氨基**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：

①关于上述反应的焓变、熵变说法正确的是　．

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　　

A．分离出少量的氨基**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**铵的产率

③氨基**铵极易水解成碳*铵，**条件水解更彻底．将氨基**铵粉末逐渐加入1L0.1mol/L的盐*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**铵，此时溶液中几乎不含碳元素．

此时溶液中c（NH4+）=　　；（填具体数值）NH4+水解平衡常数值为　　．

（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：　　．

【回答】

【考点】化学平衡的计算；反应热和焓变；原电池和电解池的工作原理；化学平衡状态的判断．

【专题】化学反应中的能量变化；化学平衡专题．

【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**铵为固体，分离出少量的氨基**铵，平衡不移动；

B．氨基**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**铵极易水解成碳*铵，即反应式为NH2COONH4（s）+H2O⇌（NH4）2CO3，将氨基**铵粉末逐渐加入1L0.1mol/L的盐*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=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==20%；解得：x=37.5mol，

氨气的平衡转化率=×100%=75%，

故*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*为：A；

②A．因为氨基**铵为固体，分离出少量的氨基**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**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**铵的产率，故D错误；

故*为：C；

③因为氨基**铵极易水解成碳*铵，即反应式为NH2COONH4（s）+H2O⇌（NH4）2CO3，加入1L0.1mol/L的盐*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**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*离子浓度为10﹣7mol/L，则NH4+水解平衡常数K===4×10﹣9，

故*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*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*较大，充分考查了学生的分析能力及灵活应用能力．

知识点：未分类

题型：未分类