Question

尿素（H₂NCONH₂)是有机态氮肥，在农业生产中有着非常重要的作用。

（1）工业上合成尿素的反应分两步进行：

第一步：2NH₃(l)+CO₂H₂NCOONH₄(氨基甲酸铵)(l) △H₁

第二步：H₂NCOONH₄ (l) H2O+ H2NCONH2(l) △H₂

某化学学习小组模拟工业上合成尿素的条件，在体积为1 L的密闭容器中投入4 mol NH₃和1 mol CO₂，实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图I所示。

已知总反应的快慢是由较慢的一步反应决定的。则合成尿素总反应的快慢由第______步反应决定，      总反应进行到______min时到达平衡。

②第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图II所示，则ΔH₂______0(填“>”、“<”或“=”。）

（2）该小组将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变， 固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

温度/℃	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡总压强/Kpa	5.7	8.3	12.0	17.1	24.0
平衡气体总浓度/10^-3mol/L	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

①可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态的标志是____________。

A．2V(NH₃)=V(CO₂)                    B．密闭容器中总压强不变

C．密闭容器中混合气体的密度不变       D．密闭容器中氨气的体积分数不变

②根据表中数据，计算25.0°C时该分解反应的平衡常数为______(保留小数点后一位)。

（3）已知：

N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)    △H₁=+180.6KJ/mol

N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)   △H₂=-92.4KJ/mol

2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   △H₃=-483.6KJ/mol

则4NO(g)+4NH₃(g) +O₂(g)= 4N₂(g)+6 H₂O(g)的△H=___kJ • mol^-1。

（4）尿素燃料电池的结构如图所示。其工作时 负极电极反应式可表示为______。

Answer

（1）① 二；55 ② > （2）① BC ② 1.6×10－3mol3L-3 （3）-1627.2 kJ•mol-1

（4）CO（NH2）2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+

【解析】

试题分析：（1）①总反应的快慢是由较慢的一步反应决定的，由图像看到随着时间递增，尿素慢慢增加；所以反应由第二步决定；在55min时，尿素不再增加达到平衡。②对于吸热反应，随着温度的升高，K增大，所以ΔH2 >0. （2）①A、2V(NH3)=V(CO2)不符合速率之比等于方程系数之比，故A错误；B、物质的量不再发生变化时，压强也不变化，故B正确；C、氨基甲酸铵是固体，当它不再分解时，气体质量不再增加，密闭容器体积一定，密度不再改变，达到平衡，故C正确；D氨气和二氧化碳的比例一直不变，故D错误。②根据表中数据，25°C气体总浓度是4.8×10-3mol/L，氨气和二氧化碳的体积比为1：2，结合平衡常数公式计算可得结果为1.6×103mol3L-3 （3）依据盖斯定律知：△H=-2△H1-2△H2+3△H3带入数据计算即得结果-1627.2 kJ•mol-1；（4）依据尿素燃料电池结构，尿素在负极发生氧化反应失电子生成二氧化碳和氮气，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，酸性介质中实际生成水，正极电极反应为O2+4H++4e-=2H2O，负极电极反应为：CO（NH2）2+H2O-6e-=CO2↑+N2↑+6H+

考点：用盖斯定理进行反应热的计算；化学反应平衡常数的含义；化学平衡的影响因素