Question

【題目】按要求回答下列問題：

（1）以CO2和NH3為原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反應可表示如下：

反應Ⅰ：2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4（s） △H1

反應Ⅱ：NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2= +72.49kJ/mol

總反應：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H3= -86.98kJ/mol

①反應Ⅰ的△H1=______________。

②一定溫度下，在體積固定的密閉容器中按 n（NH3）:n（CO2）=2:1 進行反應Ⅰ，下列能說明反應Ⅰ達到了平衡狀態的是_______（填序號）。

A 容器內氣體總壓強不再變化

B NH3與CO2的轉化率相等

C 容器內混合氣體的密度不再變化

（2）在一定體積的密閉容器中進行如下化學反應：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學平衡常數（K）和溫度（t）的關系如下表所示：

t/℃	700	800	830	1 000	1 200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列問題：

①該反應的化學平衡常數表達式為K＝___________。

②該反應為____________（填“吸熱”或“放熱”）反應。

③某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，試判斷此時的溫度為________℃。

④在800 ℃時，發生上述反應，某一時刻測得容器內各物質的濃度分別為c(CO2)為2 mol·L－1，c(H2)為1.5 mol·L－1，c(CO)為1 mol·L－1，c(H2O)為3 mol·L－1，此時反應向________（填“正向”或“逆向”）進行。

（3）工業上從廢鉛蓄電池廢液回收鉛的過程中，常用純堿溶液與處理后的鉛膏（主要含PbSO4）發生反應：PbSO4（s）＋CO32－（aq）PbCO3（s）＋SO42－（aq）。已知溶度積常數：Ksp（PbSO4）=1.6×10-8,Ksp（PbCO3）=7.4×10-14,則該反應的化學平衡常數K =____。

Answer 1

【答案】-159.47 kJ/mol AC c（CO）c（H2O）/c（CO2）c（H2） 吸熱 830 逆向 2.2×105或2.16×105

【解析】

(1) ①根據蓋斯定律計算；②根據反應達到化學平衡狀態的特征進行分析判斷；

(2)①根據平衡常數表達式書寫；②根據影響平衡常數的因素進行分析；③根據濃度商和平衡常數的關系判斷反應進行的方向；

(3)根據溶度積和平衡常數表達式進行計算。

(1)①反應Ⅰ：2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4（s）△H1

反應Ⅱ：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2= +72.49kJ/mol

總反應：2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3= -86.98kJ/mol

根據蓋斯定律計算：△H1=△H3-△H2=-86.98kJ/mol-72.49kJ/mol=-159.47 kJ/mol，故答案：-159.47 kJ/mol；

②A.根據2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)反應可知,反應前后氣體體積減小，容器內氣體總壓強不再變化說明反應達到平衡狀態，故A正確；

B.轉化率與起始量和變化量有關，所以NH3與CO2的轉化率相等，不能說明反應達到平衡狀態，故B錯誤；

C.根據2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)反應可知, 反應前后氣體質量變化，氣體體積不變，容器內混合氣體的密度不再變化說明反應達到平衡狀態，故C正確；

故答案為：AC；

(2) ①因平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，所以K= ，故答案為：K=；
②化學平衡常數的大小只與溫度有關，升高溫度平衡向吸熱的方向移動，由表可知：升高溫度，化學平衡常數增大，說明化學平衡正向移動，因此正反應方向吸熱反應，故答案為：吸熱；

③某溫度下，因為平衡濃度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，所以=1，根據表格可知：溫度為830℃時K=1，所以此時的溫度為830℃，故答案：830；

④已知800 ℃時，K=0.9。某一時刻測得容器內各物質的濃度分別為c(CO2)為2 mol·L－1，c(H2)為1.5 mol·L－1，c(CO)為1 mol·L－1，c(H2O)為3 mol·L－1，根據Qc===1>0.9，此時反應向逆反應方向進行，故答案：逆向；

(3)Ksp(PbCO3)= 7.4×10-14，Ksp (PbSO4)= 1.6×10-8，在水溶液中進行PbSO4(s)＋CO32－(aq)PbCO3(s)＋SO42－(aq)反應，反應的平衡常數K=====2.16×105或2.2×105，故答案：2.2×105或2.16×105。