尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥，在工农业生产中有着非常重要的地位。（1）工业上合成尿素的反应如下：2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+H - 高中化学试题 - 超级试练试题库

题目

题型：不详难度：来源：

尿素(H₂NCONH₂)是一种非常重要的高氮化肥，在工农业生产中有着非常重要的地位。
（1）工业上合成尿素的反应如下：
2NH₃(l)+CO₂(g)

H₂O(l)+H₂NCONH₂(l) △H=-103．7 kJ·mol^-1
下列措施中有利于提高尿素的生成速率的是

A．采用高温

B．采用高压

C．寻找更高效的催化剂

D．减小体系内CO₂浓度

（2）合成尿素的反应在进行时分为如下两步：
第一步：2NH₃(l)+CO₂(g)

H₂NCOONH₄(氨基甲酸铵)(l) △H₁
第二步：H₂NCOONH₄(l)

H₂O(l)+H₂NCONH₂(l) △H₂．
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0．5 L密闭容器中投入4 mol氨和l mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如下图I所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第    步反应决定，总反应进行到   min时到达平衡。
②第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上图II所示，则△H₂    0(填“>” “<” 或 “=”)
（3）在温度70-95℃时，工业尾气中的NO、NO₂可以用尿素溶液吸收，将其转化为N₂
①尿素与NO、NO₂三者等物质的量反应，化学方程式为

②已知：N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)．△H=180．6 kJ·mol^-1
N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g) △H=-92．4 kJ·mol^-1
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)  △H=-483．6 kJ·mol^-1
则4NO(g)+4NH₃(g)+O₂(g)=4N₂(g)+6H₂O(g)  △H=    kJ·mol^-1
（4）尿素燃料电池结构如上图III所示。其工作时负极电极反应式
可表示为                                                   。

答案

（1）A B C （2分）
（2）①2（2分）; 55（2分）② >（2分）
（3）①CO(NH₂)₂＋NO＋NO₂=CO₂＋2N₂＋2H₂O（2分）
②―1627.2kJ·mol^―1（2分）
（4）CO(NH₂)₂＋H₂O―6=CO₂＋N₂＋6H^＋（2分）

解析

试题分析：（1）2NH₃（l）+CO₂（g）=H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H=-103.7kJ·mol^－1，反应是放热反应，反应前后气体体积减小；有利于提高尿素的生成速率需要依据影响化学反应速率的因素进行分析，
A．采用高温，反应是放热反应，平衡逆向进行，但反应速率增大，A符合；
B．反应由气体参加，反应前后气体体积减小，采用高压，增大压强，反应正向进行，反应速率增大，B符合；
C．寻找更高效的催化剂，催化剂可以加快反应速率，但不改变平衡，C符合；
D．减小体系内CO₂浓度平衡逆向进行，反应速率减小，D不符合；
故答案为：ABC；
（2）①由图象可知在15分钟左右，氨气和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵后不再变化发生的是第一步反应，氨基甲酸铵先增大再减小最后达到平衡，发生的是第二部反应，从曲线斜率不难看出第二部反应速率慢，所以已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第二步决定，由图象变化可知当进行到55分钟时，反应达到平衡，
故答案为：2；55；
②第二步反应的平衡常数K随温度的升高增大，说明反应是吸热反应，△H₂＞0，故答案为：＞；
（3）①工业尾气中的NO、NO₂可以用尿素溶液吸收，将其转化为N₂，尿素与NO、NO₂三者等物质的量反应，生成二氧化碳、氮气和水，反应的化学方程式为：CO（NH₂）₂+NO+NO₂=CO₂+2N₂+2H₂O，故答案为：CO（NH₂）₂+NO+NO₂=CO₂+2N₂+2H₂O；
②a、N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）．△H=180.6kJ·mol^－1
b、N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ·mol^－1
c、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ·mol^－1
依据盖斯定律c×3-2×b-2×a得到，4NO（g）+4NH₃（g）+O₂（g）═4N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1627.2KJ·mol^－1，故答案为：―1627.2KJ·mol^－1；
（4）依据尿素燃料电池结构，尿素在负极发生氧化反应失电子生成二氧化碳和氮气，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，酸性介质中实际生成水，负极电极反应为：
CO（NH₂）₂+H₂O-6e^－=CO₂+N₂+6H^＋；正极电极反应为O₂+4H^＋+4e^－=2H₂O，故答案为：CO（NH₂）₂+H₂O-6e^－=CO₂+N₂+6H^＋．

核心考点

试题【尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥，在工农业生产中有着非常重要的地位。（1）工业上合成尿素的反应如下：2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+H】；主要考察你对焓变、反应热等知识点的理解。[详细]

举一反三

(1)臭氧可用于净化空气、饮用水消毒、处理工业废物和作为漂白剂。
①臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如：
6Ag(s)+O₃(g)＝3Ag₂O(s)；△H＝－235．8 kJ/mol。
己知：2 Ag₂O(s)＝4Ag(s)+O₂(g)；△H＝+62.2kJ/mol，则O₃转化为O₂的热化学方程式为；②科学家P．Tatapudi等人首先使用在酸性条件下电解水的方法制得臭氧。臭氧在阳极周围的水中产生，阴极附近的氧气则生成过氧化氢，阴极电极反应式为。

时间/min浓度(mol/L)	NO	N₂	CO₂
0	1.00	0	0
10	0.58	0.21	0.21
20	0.40	0·30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.l7

(2)用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为： C(s)+2NO(g)

N₂(g)+CO₂(g)。某研究小组向某密闭的真空容器(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭，恒温(T₁℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
①10 min～20 min以内v(CO₂)表示的反应速率为
②根据表中数据，计算T₁℃时该反应的平衡常数K＝        (保留两位小数)；
③下列各项能作为判断该反应达到平衡状态的是   (填序号字母)；
A．容器内压强保持不变
B．2v_正(NO)=v_逆(N₂)
C．容器内CO₂的体积分数不变
D．混合气体的密度保持不变
④30 min时改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是    ；
⑤一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率   (填“增大”、“不变”或“减小”)。

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科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知：H₂(g)、CO(g)和CH₃OH（1）的燃烧热△H分别为-285.8 kJ

．

、一283.0 kJ

和一726.5．kJ

。请回答下列问题：
（1）用太阳能分解10mol H₂O(1)消耗的能量是________kJ.
（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为：
__________________________________________________________________________.
（3）在容积为2L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇，在其他条件不变的情况下，
考查温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：

、

均大于300℃）：

下列说法正确的是_______________（填序号）
①温度为

时，从反应开始到反应达到平衡，生成甲醇的平均速率为：

②该反应在

时的平衡常数比

时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系的温度从

变到

，达到平衡时

增大
（4）在

温度时，将1mol CO₂和3mol H₂充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO₂的转化率为a，则此时容器内的压强与起始压强之比为___________。
（5）在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为___________________;正极的反应式为_____________________________________.理想状态下，该燃料电池消耗lmol甲醇所能产生的最大电能为701.8kJ，则该燃料电池的理论效率为_______________（燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比）。

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半导体工业用石英砂做原料通过三个重要反应生产单质硅
SiO₂(s)+2C(s)＝Si(s)+2CO(g)   △H₁＝+682.44kJ·mol^-1
(石英砂）   (粗硅）
Si(s)+2C1₂(g)＝SiCl₄(l)        △H₂＝一657.01kJ·mol^-1
(粗硅）
SiCl₄(l)+2Mg(s)＝2MgCl₂(s)+Si(s) △H₃＝一625.63kJ·mol^-1
（纯硅）
若生产1.00kg纯硅放出的热量为

A．21.44kJ

B．600.20kJ

C．21435.71kJ

D．1965.10kJ

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汽车尾气已成为重要的空气污染物。
（1）汽车内燃机工作时引起反应：N₂(g)+O₂(g)

2NO(g)，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。T ℃时，向5L密闭容器中充入8mol N₂和9molO₂，5min后达平衡时NO物质的量为6mol，计算该条件下的平衡常数（写出计算过程）。
（2）H₂或CO可以催化还原NO以达到消除污染的目的：
①已知：N₂(g)+ O₂(g) = 2NO(g)     △H = +180.5kJ/mol
2H₂(g)+ O₂(g) = 2H₂O(l)    △H = -571.6kJ/mol
则H₂(g)与NO(g)反应生成N₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式为                          。
②当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。右图是反应：2NO(g) + 2CO(g)

2CO₂(g)+ N₂(g) 中NO的浓度随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线，据此判断该反应的△H 0 (填“＞”、“＜”或“无法确定”)。若催化剂的表面积S₁＞S₂，在图中画出NO的浓度在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线，并注明条件。

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2013年初，雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（l）汽车尾气净化的主要原理为：

。在密闭容器中发生该反应时，c（CO₂）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示。据此判断：

①该反应的ΔH______0（选填“＞”、“<”）。
②该反应的平衡常数表达式为____________________
③在T₂温度下，0 ~ 2s内的平均反应速率v（N₂）_______。
④当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S₁＞S₂，在上图中画出c（CO₂）在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。
⑤该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是__________（填代号）。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：

写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(g)的热化学方程式＿＿＿＿＿＿

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