Question

（15分）氨是最重要的化工产品之一。

（1）合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。有关化学反应的能量变化如下图所示。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为 。

（2）CO对合成氨的催化剂有毒害作用，常用乙酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中CO，其反应原理为：[Cu(NH3)2CH3COO] (l)+CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3] CH3COO·CO(l) △H＜0。吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，再生的适宜条件是 。

（填写选项编号）

A．高温、高压 B．高温、低压 C．低温、低压 D．低温、高压

（3）用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) △H＜0

某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH3和2molCO2，该反应进行到40 s时达到平衡，此时CO2的转化率为50%。该温度下此反应平衡常数K的值为_________。下图中的曲线表示该反应在前25 s内的反应进程中的NH3浓度变化。若反应延续至70s，保持其它条件不变情况下，请在图中用实线画出使用催化剂时该反应的进程曲线。

（4）将尿素施入土壤后，大部分是通过转化为碳酸铵或碳酸氢铵后才被作物所利用，尿素分子在微生物分泌的脲酶作用下，转化为碳酸铵。已知弱电解质在水中的电离平衡常数（25℃）如下表：

弱电解质	H2CO3	NH3·H2O
电离平衡常数	Ka1＝4.30×10-7 Ka2＝5.61×10-11	1.77×10-5

现有常温下0.1 mol·L-1的(NH4)2CO3溶液，

①你认为该溶液呈 性（填“酸”、“中”、“碱”），原因是 。

②就该溶液中粒子之间有下列关系式，你认为其中正确的是 。

A．c (NH4+)＞c (CO32-)＞c (HCO3-)＞c (NH3·H2O)

B．c(NH4+)+c(H+)＝c(HCO3-)+c(OH-)+c(CO32-)

C．c (CO32-) + c (HCO3-) +c (H2CO3)＝0.1 mol·L-1

D．c (NH4+)+ c (NH3·H2O)＝2 c (CO32-) + 2c (HCO3-) +2 c (H2CO3)

 

Answer 1

（15分）（1）CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H＝+161.1 kJ·mol-1（2分） （2）B（2分）

（3）2500（2分）；（说明：曲线的转折点在横坐标40之前，纵坐标必需在20的线上）（3分，画出纵坐标为20的直线给2分、画出曲线转折点在横坐标40之前给1分）

（4）① 碱 （1分）；由于NH3·H2O的电离平衡常数大于HCO3-的电离平衡常数，因此CO32-水解程度大于NH4+水解程度，溶液中c(OH-)＞c(H+)，溶液呈碱性（2分） ② A、C、D（3分）

【解析】

试题分析：（1）根据图像可知热化学方程式，①、CH4(g)+2O2(g)2H2O(g)+CO2(g) △H＝－846.3kJ/mol，②、CO(g)+O2(g)CO2(g) △H＝+282kJ/mol，③、H2(g)+O2(g)H2O(g) △H＝－241.8kJ/mol，则根据盖斯定律可知①－②－③×3即得到热化学方程式CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，所以该反应的反应热△H＝－846.3kJ/mol＋282kJ/mol＋241.8kJ/mol×3＝+161.1 kJ/mol。

（2）根据方程式可知该反应是体积减小的、放热的可逆反应，所以要恢复其吸收CO的能力以供循环使用，应该使平衡向逆反应方向移动，所以再生的适宜条件是高温、低压，答案选B。

（3） 2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)

起始浓度（mol/L） 0.04 0.02 0 0

转化浓度（mol/L） 0.02 0.01 0.01 0.01

平衡浓度（mol/L）0.02 0.01 0.01 0.01

所以该温度下平衡常数K＝ ＝ ＝2500。

由于催化剂能加快反应速率，缩短到达平衡的时间，但不能改变平衡状态，据此可以作图。

（4）①根据表中数据可知，NH3·H2O的电离平衡常数大于HCO3-的电离平衡常数，因此CO32-水解程度大于NH4+水解程度，因此溶液中c(OH-)＞c(H+)，所以溶液呈碱性。

②A、由于CO32-水解程度大于NH4+水解程度，溶液显碱性，则水解程度都是很小的，所以c(NH4+)＞c(CO32-)＞c(HCO3-)＞c(NH3·H2O)，A正确；B、根据电荷守恒可知c(NH4+)＋c(H+)＝c(HCO3-)＋c(OH-)＋2c(CO32-)，B不正确；C、根据物料守恒可知c(CO32-) + c(HCO3-) +c(H2CO3)＝0.1 mol·L-1，C正确；D、碳氧根据物料守恒可知c(NH4+)+ c(NH3·H2O)＝2c(CO32-) + 2c(HCO3-) +2c(H2CO3)，D正确，答案选ACD。

考点：考查热化学方程式的书写、平衡常数计算、外界条件对平衡状态的影响、溶液酸碱性判断以及溶液中离子浓度大小比较