Question

【題目】二氧化碳的回收利用是環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點課題。

（1）以CO2與NH3為原料合成尿素[CO(NH2)2]的技術(shù)已十分成熟。已知：

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) △H=-159.47 kJmol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H=+28.49kJmol-1

③H2O(g)=H2O(l) △H=-88.0kJmol-1

則NH3和CO2合成尿素和氣態(tài)水的熱化學方程式為___。

（2）已知：工業(yè)上在120℃條件下利用NH3和CO2合成尿素。在恒溫恒容條件下，下列能說明合成尿素反應(yīng)達平衡的是___

A.NH3和CO2的比例保持不變

B.混合氣體的壓強不再發(fā)生變化

C.2v(NH3)(正)=v(CO2)(逆)

D.混合氣體的密度不再改變

（3）氨碳比[]對合成尿素有重要影響。恒溫恒容條件下，在一個2L的密閉容器中將總物質(zhì)的量為nmol的NH3和CO2以不同的氨碳比進行反應(yīng)，NH3的轉(zhuǎn)化率變化如圖所示；當[]=2時，平衡吋測得尿素的物質(zhì)的量為1mol，則n=___。此溫度下該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)K=___。

（4）研究人員設(shè)計出一種新型太陽能電池，能直接把CO2和H2O轉(zhuǎn)化為CO、H2和O2，原理如圖所示，該裝置中能量轉(zhuǎn)化方式為___，催化劑b表面的電極反應(yīng)式為___。

Answer 1

【答案】2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=-42.98kJmol-1 BD 3.75 64 太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為化學能 2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-)、2H++CO2+2e-=CO+H2O

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律進行計算；

（2）根據(jù)化學平衡狀態(tài)判斷標準正逆反應(yīng)速率相等；各組分濃度保持不變及由此衍生的物理量進行分析；

（3）根據(jù)三段式進行分析計算轉(zhuǎn)化率及平衡常數(shù)；

（4）由圖可知，該裝置中能量轉(zhuǎn)化方式為太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為化學能；由圖可知，催化劑b一側(cè)為正極，氫離子、二氧化碳得電子發(fā)生還原反應(yīng)。

由熱化學方程式和蓋斯定律，反應(yīng)可得和合成尿素和氣態(tài)水的熱化學方程式為：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=-42.98kJmol-1，

故答案為：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=-42.98kJmol-1；

如果和最初按化學計量數(shù)充入，則無論平衡與否，其比例保持不變，故A錯誤；

B.在恒溫恒容條件下，反應(yīng)達平衡時混合氣體的物質(zhì)的量不再變化，壓強也不再發(fā)生變化，故B正確；

C.當正逆時反應(yīng)達平衡狀態(tài)，故C錯誤；

D.達平衡時混合氣體的質(zhì)量不再改變，在恒溫恒容條件下密度也不再改變，故D正確，

故選BD；

根據(jù)題意，由三段式：

起始量 2x x 0 0

轉(zhuǎn)化量 2 1 1 1

平衡量 1 1

當時，由圖可知的轉(zhuǎn)化率為，則，，

總物質(zhì)的量為，此溫度下該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)，

故答案為：64；

由圖可知，該裝置中能量轉(zhuǎn)化方式為太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為化學能；由圖可知，催化劑b一側(cè)為正極，其表面的電極反應(yīng)式為：或、，

故答案為：或、。