Question

【题目】氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱等的原料．
（1）以氨为燃料，氧气为氧化剂可以设计制造氨燃料电池，因产物无污染，在很多领域得到广泛应用．若电极材料均为惰性电极，KOH溶液作电解质溶液，则该电池负极电极反应式为；正极分压式为 ．
（2）下列措施可以加快合成氨反应速率的是 ．
A.通过缩小容器的容积增大压强
B.及时将氨液化分离出去
C.适当升温
D.添加合适的催化剂
E.恒温恒容时，再充入一定体积的氮气
（3）某化学研究性学习小组模拟工业合成氨的反应．在容积固定为2L的密闭容器内充入1mol N2和3mol H2 ， 加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在一定温度压强下开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：

反应时间/min	0	5	10	15	20	25	30
压强/MPa	16.80	14.78	13.86	13.27	12.85	12.60	12.60

则从反应开始到25min时，①以N2表示的平均反应速率为；②H2的平衡转化率为；
（4）以CO2与NH3为原料合成尿素[化学式为CO（NH2）2]的主要反应如下，已知：
①2NH3（g）+CO2（g）═NH2CO2NH4（s）；△H=﹣159.47kJmol﹣1
②NH2CO2NH4（s）═CO（NH2）2（s）+H2O（g）；△H=+116kJmol﹣1
③H2O（l）═H2O（g）；△H=+44kJmol﹣1
写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O；O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣
（2）ACDE
（3）0.01mol/（L．min）；50%
（4）CO2（g）+2NH3（g）=CO（NH2）2（S）+H2O（1）△H=﹣87.0kJ/mol
【解析】解：（1.）碱性燃料电池中，负极上燃烧失电子发生氧化反应，所以该原电池中负极上氨气失电子和氢氧根离子反应生成氮气和水，电极反应式为2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O，正极分压式为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣ ， 所以答案是：2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O；O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；
（2.）A．通过缩小容器的容积增大压强，活化分子的数目增多，反应速率加快；B．及时将氨液化分离出去，减小生成物浓度，反应速率减小；C．适当升温，活化分子的百分数增大，使化学反应速率加快；D．添加合适的催化剂，降低反应所需的活化能，能使化学反应速率加快； E．恒温恒容时，再充入一定体积的氮气，增大反应物浓度，活化分子的数目增多，反应速率加快；所以答案是：ACDE；
（3.）同一温度下，容器中气体压强与总的物质的量成正比，设平衡状态时混合气体的物质的量为x，
16.80：12.60=（1+3）mol：x，x= =3mol，所以平衡时混合气体的物质的量为3mol，
设参加反应的氮气的物质的量为y，

N2（g）	+	3H2（g）		2NH3（g）	物质的量减少
1mol					2mol
y					（4﹣3）mol

1mol：2mol=y：（4﹣3）mol，
y= =0.5mol，
则从反应开始到25min时，以N2表示的平均反应速率= =0.01mol/（L．min），
平衡时，α（H2）= =50%，所以答案是：0.01 mol/（L．min）；50%；
（4.）①2NH3（g）+CO2（g）═NH2CO2NH4（s）△H=﹣l59.5kJmol﹣1②NH2CO2NH4（s）CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H=+116.5kJmol﹣1③H2O（1）═H2O（g）△H=+44.0kJmol﹣1据盖斯定律将方程式①+②﹣③得2NH3（g）+CO2（g）═CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=﹣87.0 kJmol﹣1 ， 所以答案是：2NH3（g）+CO2（g）═CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=﹣87.0 kJmol﹣1 ．
【考点精析】本题主要考查了化学平衡的计算的相关知识点，需要掌握反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%才能正确解答此题．