Question

（共14分）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 。

（2）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2+3H22NH3。该可逆反应达到平衡的标志是________________。

A．3v(H2)正=2v(NH3)逆

B．单位时间生成m mol N2的同时消耗3m mol H2

C．容器内的总压强不再随时间而变化

D．混合气体的密度不再随时间变化

E．a molN≡N键断裂的同时，有6amolN—H键断裂

F．N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2

（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1molN2和3molH2，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，以N2表示的平均反应速率= ；该温度下平衡常数K= ；

（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) == NH2CO2 NH4(s) △H= —l59.5 kJ/mol

②NH2CO2NH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+116.5 kJ/mol

③H2O(1) == H2O(g) △H=+44.0kJ/mol

写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式 ；

对于上述反应②在密闭容器中将过量NH2CO2NH4固体于300K下分解，平衡时P[H2O(g)]为a Pa，若反应温度不变，将体系的体积增加50%，则P[H2O(g)]的取值范围是_________________（用含a的式子表示）。（分压=总压×物质的量分数）

 

Answer 1

（1）2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O 3分 （2）BCE 3分

（3）0.01 mol/(L.min) 2分 2.37( mol/L)-2 2分

（4）2NH3(g)+CO2(g)== CO(NH2)2(s) +H2O(l) △H= — 87.0 kJ·mol-1 2分 2a/3＜P[H2O(g)]≤a 2分

【解析】

试题分析：（1）原电池中负极失去电子，发生氧化反应，则该原电池中氨气在负极通入，由于电解质溶液显碱性，则负极电极反应式为2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O。

（2）A、3v(H2)正=2v(NH3)逆不能满足反应速率之比是相应的化学计量数之比，反应没有达到平衡状态，应该是2v(H2)正=3v(NH3)逆，A错误；B、单位时间生成m mol N2的同时消耗3m mol H2，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，B正确；C、该反应是体积缩小的反应，反应过程中压强是变化的量，压强不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故C正确；D、密度是混合气体的质量与容器容积的比值，质量与容积均是不变的，即密度始终不变，所以混合气体的密度不再随时间变化不能说明反应达到平衡状态，D错误；E、a molN≡N键断裂的同时，有6amolN—H键断裂，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，E正确；F、各组分的物质的量之比，无法判断各组分的物质的量是否变化，无法判断是否达到平衡状态，故F错误；答案选BCE。

（3） N2 + 3H22NH3

起始浓度（mol/L） 0.5 1.5 0

转化浓度（mol/L） x 3x 2x

平衡浓度（mol/L）0.5－x 1.5－3x 2x

根据表中数据可知＝

解得x＝0.25

所以从反应开始到25min时，以N2表示的平均反应速率=0.25mol/L÷25min＝0.01 mol/(L.min)

该温度下的平衡常数K＝＝2.37( mol/L)-2

（4）①2NH3（g）+CO2（g）═NH2CO2NH4（s）△H=-159.5kJ?mol-1

②NH2CO2NH4（s）═CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H=＋116.5kJ?mol-1

③H2O（l）═H2O（g）△H=＋44.0kJ?mol-1

依据盖斯定律计算得到，①+②-③则反应2NH3(g)+CO2(g)== CO(NH2)2(s) +H2O(l) △H=-87KJ/mol；

反应NH2CO2NH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g)是体积增大的可逆反应，将体系的体积增加50%，则根据PV＝nRT可知瞬间压强变为2a/3，压强减小，平衡向正反应方向进行，压强逐渐增大，所以最终P[H2O(g)]的取值范围是2a/3＜P[H2O(g)]≤a。

考点：考查电极反应式、平衡状态判断、可逆反应计算以及盖斯定律的应用等