Question

【題目】CO是合成尿素、甲酸的原料。
（1）在100 kPa和T K下，由穩定單質生成1 mol化合物的焓變稱為該物質在T K時的標準摩爾生成焓，用符號ΔHm0表示。已知石墨和CO的標準燃燒熱分別為393.5 kJmol1和283.0 kJmol1 ， 則CO(g)的ΔHm0=。
（2）合成尿素的反應：2NH3(g) + CO(g) == CO(NH2)2(g) + H2(g) ΔH =81.0 kJmol1。
①T ℃時，在體積為2 L的恒容密閉容器中，將2 molNH3和1 mol CO混合發生反應，5 min時，NH3的轉化率為80%。則0～5 min內的平均反應速率為v(CO)=。
②已知：

溫度/K	398	498	…
平衡常數(K)	126.5	K1	…

則：K1126.5(填“＞”或“＜”)；其判斷理由是。
③若保持恒溫恒容條件，將物質的量之和為3 mol的NH3和CO以不同的氨碳比進行反應，結果如圖所示：

若圖中c表示平衡體系中尿素的體積分數，則a表示的轉化率。
當 =時，尿素含量最大；此時，對于該反應既能增大正反應速率又能使平衡正向移動的措施是(寫一種)。
（3）通過人工光合作用可將CO轉化成HCOOH。
①已知常溫下，濃度均為0.1 molL1的HCOOH和HCOONa混合溶液pH =3.7，則HCOOH的電離常數Ka的值為(已知lg2=0.3)。
②用電化學可消除HCOOH對水質造成的污染，其原理是電解CoSO4、稀硫酸和HCOOH混合溶液，用電解產生的Co3+將HCOOH氧化成CO2。
Co3+氧化HCOOH的離子方程式為；
忽略體積變化，電解前后Co2+的濃度將(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】
（1）?110.5 kJ?mol?1
（2）0.08 mol?L-1·min-1；＜；合成尿素的反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，K減小；CO；2；按物質的量之比為2∶1再加入NH3和CO
（3）2×10?4；2Co3++HCOOH==CO2↑+2Co2++2H+；不變
【解析】解：(1)碳元素的穩定單質是石墨，則CO(g)的ΔHm0應為反應C（s，石墨）+ O2（g）=CO（g）的焓變，由石
墨和CO的標準燃燒熱可得熱化學方程式:
①C（s，石墨）+ O2（g）=CO2（g） ΔH1=-393.5 kJmol1
②C（s，石墨）+ O2（g）=CO（g）ΔH2=-283.0 kJmol1
根據蓋斯定律，①一②得:
C（s，石墨）+ O2（g）=CO（g） ΔHm0=110.5 kJmol1 （2）①5min時，氨氣的轉化率為80%，則反映的NH3為2mol×80%=1.6mol，則CO反應了0.8mol，則△c（CO）=0.4 molL-1 ， v(CO)= =0.08 molL-1·min-1②已知合成尿素的反應為放熱反應，則溫度升高，平衡逆向移動，K減小，因此498K時的平衡常數小于398K時的平衡常數，即K1＜126.5；③圖像中曲線A隨著氨碳比 的增大而增大，根據平衡移動規律，反應物中NH3占比增大時，CO的轉化率增大，所以圖中曲線a對應的是CO的轉化率。從圖像可直接看出，當 =2時，尿素合量最大，升高溫度能加快反應速率，但平衡逆向移動，再說題目已限制恒溫恒容條件，加壓既能加快反應速率也能使平衡正向移動，但加壓不能保證“恒容”條件，催化劑只能加快反應速率，不能改變平衡狀態，所以只能考慮增大反應物濃度的方法，比較好的具體措施是:按物質的量之比為2:1再加入NH3和CO。(3)①混合溶液中存在電荷守恒:c（Na+）+ c（H+）= c（HCOO-）+ c（OH-）,則c（HCOO-）= c（Na+）+ c（H+）- c（OH-）=（0.1+10-3.7-10-10.3）mol/L≈0.1mpl/L，由物料守恒得c（HCOO-）+ c（HCOOH）=0.2mol/L，則c（HCOOH）=0.1mol/L，帶入電力平衡常數表達式得Ka= =10-3.7 ， 又已知lg2=0.3，即100.3=2，代入得Ka=10-3.7=2×10-4②題中有信息:Co3+將HCOOH氧化成CO2 ， 則Co3+被HCOOH還原為Co3+ ， 由此可得Co3++HCOOH→CO2↑+Co2+ ， 因反應在酸性條件（稀硫酸）下進行，可補寫H+并配平即得離子方程式為：2Co3++HCOOH==CO2↑+2Co2++2H+ ， 電解時Co2+轉化為Co3+,混合溶液中生成的Co3+又被HCOOH還原為Co2+ ， 所以整個過程即電解前后Co2+的濃度保持不變。
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解反應熱和焓變的相關知識，掌握在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱．