尿素[CO(NH2)2]是首個(gè)由無機(jī)物人工合成的有機(jī)物.工業(yè)上合成尿素的反應(yīng)為:2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH2)2(l)+H2O(l)ΔH<0.回答下列問題:
(1)已知工業(yè)上合成尿素分兩步進(jìn)行,相關(guān)反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s)ΔH1<0
反應(yīng)Ⅱ.NH2COONH4(s)?CO(NH2)2(l)+H2O(l)ΔH2>0;
下列示意圖中[a表示2NH3(g)+CO2(g),b表示NH2COONH4(s),c表示CO(NH2)2(l)+H2O(l)],能正確表示尿素合成過程中能量變化的曲線是 CC.
A.
B.
C.
D.
(2)在恒溫恒容的密閉容器中充入物質(zhì)的量之比為2:1的氨氣和二氧化碳,發(fā)生反應(yīng):2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH2)2(l)+H2O(l),可判斷其達(dá)到平衡狀態(tài)的是 BDBD.
A.氨氣的體積分?jǐn)?shù)不再變化
B.氨氣的轉(zhuǎn)化率不再變化
C.氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化
D.氣體的密度不再變化
(3)某實(shí)驗(yàn)小組甲模擬工業(yè)上合成尿素的條件,在恒定溫度下,將氨氣和二氧化碳按物質(zhì)的量之比2:1充入一體積為10L的密閉容器中(假設(shè)容器體積不變,生成物的體積忽略不計(jì)),經(jīng)20min達(dá)到平衡,各物質(zhì)濃度的變化曲線如圖所示.
①在上述條件下,從反應(yīng)開始至20min時(shí),二氧化碳的平均反應(yīng)速率為 0.01mol/(L?min)0.01mol/(L?min);
②實(shí)驗(yàn)小組乙為提高尿素的平衡產(chǎn)率,對(duì)甲組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)(其它條件相同,且保持反應(yīng)過程恒溫恒容),下列可以采取的措施有 AA;
A.改用5L的密閉容器
B.采用更高的溫度
C.充入一定量的氦氣
D.使用合適的催化劑
(4)甲組實(shí)驗(yàn)達(dá)到平衡后,25min時(shí)進(jìn)行如下操作,請(qǐng)回答下列問題:
①若保持溫度和容器容積不變,再充入2mol氨氣和1mol二氧化碳,在40min時(shí)重新達(dá)到平衡,請(qǐng)?jiān)趫D中畫出25~50min內(nèi)氨氣的濃度變化曲線 .
②若保持溫度和容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變,再充入3mol氨氣,則此時(shí)v正<<v逆(填“>”“<”“=”),理由是 該溫度下平衡常數(shù)K=250,保持溫度和壓強(qiáng)不變,再向容器中充入3mol氨氣,容器體積變?yōu)?0L,c(NH3)=0.25mol/L、c(CO2)=0.05mol,濃度熵Q=320,此時(shí)Q>K,平衡逆向移動(dòng),故v正<v逆該溫度下平衡常數(shù)K=250,保持溫度和壓強(qiáng)不變,再向容器中充入3mol氨氣,容器體積變?yōu)?0L,c(NH3)=0.25mol/L、c(CO2)=0.05mol,濃度熵Q=320,此時(shí)Q>K,平衡逆向移動(dòng),故v正<v逆.
【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的影響因素;化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷.
【答案】C;BD;0.01mol/(L?min);A;;<;該溫度下平衡常數(shù)K=250,保持溫度和壓強(qiáng)不變,再向容器中充入3mol氨氣,容器體積變?yōu)?0L,c(NH3)=0.25mol/L、c(CO2)=0.05mol,濃度熵Q=320,此時(shí)Q>K,平衡逆向移動(dòng),故v正<v逆
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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(1)如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線.
①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1K2(填“>”、“<”或“=”).
②以下有關(guān)說法正確的是
a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時(shí)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時(shí)間并提高CH3OH的產(chǎn)率
d.某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測(cè)得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為80%
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