。
【点睛】
有机推断应以特征点为解题突破口，按照已知条件建立的知识结构，结合信息和相关知识进行推理、计算、排除干扰，最后做出正确推断。一般可采用顺推法、逆推法、多法结合推断。 四、综合题（本题包括2个小题，共20分）
18．工业上常利用CO2为初始反应物，合成一系列重要的化工原料。
（1）以CO2和NH3为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应可表示如下： 反应Ⅰ：2NH3（g）＋CO2（g）=NH2COONH4（s）ΔH1
mol－1 反应Ⅱ：NH2COONH4（s）=CO（NH2）2（s）＋H2O（g） ΔH2＝＋72.49 kJ·
mol－1 总反应：2NH3（g）＋CO2（g）=CO（NH2）2（s）＋H2O（g） ΔH3＝－86.98 kJ·请回答下列问题：
①反应Ⅰ的ΔH1＝______________。
②在________（填“高温”或“低温”）情况下有利于反应Ⅱ的自发进行。
③一定温度下，在体积固定的密闭容器中按n（NH3）∶n（CO2）＝2∶1 进行反应Ⅰ。下列能说明反应Ⅰ达到了平衡状态的是____________（填字母代号）。 A 混合气体的平均相对分子质量不再变化 B 容器内气体总压强不再变化 C NH3与CO2的转化率相等 D 容器内混合气体的密度不再变化
（2）将CO2和H2按质量比25∶3充入一定体积的密闭容器中，在不同温度下发生反应CO2（g）＋3H2（g）=CH3OH（g）＋H2O（g）。测得CH3OH（g）的物质的量随时间的变化如下图所示。
①曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K（Ⅰ）______（填“>”“<”或“＝”）K（Ⅱ）。
②欲提高CH3OH（g）的平衡产率，可采取的措施除改变温度外，还有__________（任写两种）。 ③一定温度下，在容积均为2 L的两个恒容密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后反应达到平衡。 容器 甲 乙 a mol CO2 反应物起 始投入量 1 mol CO2、 3 mol H2 b mol H2 c mol CH3OH（g） c mol H2O（g） （a，b，c均不为0） 若甲容器中反应达平衡后气体的压强为开始时的
5，则该温度下，反应的平衡常数为______；要使反应达6平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则乙容器中c的取值范围为_______________。
mol－1 高温 BD > 增大压强或增加CO2用量或及时分离出产物【答案】－159.47 kJ·（任写两种）
11 312【解析】 【分析】 （1）①根据盖斯定律进行分析计算； ②反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0； ③可逆反应2NH3（g）+CO2（g）?NH2COONH4（s）为气体体积缩小的反应，该反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断； （2）①图象分析可知先拐先平温度高，温度越高甲醇物质的量越小，结合平衡常数K= c?CH3OH?c?H2O?分析； c?CO?c3?H2?②欲提高CH3OH的平衡产率，可采取的措施除改变温度外，其他措施保证平衡正向进行分析判断； c?CH3OH?c?H2O?③结合平衡时三段式计算求出甲中平衡时各气体的物质的量，平衡常数K=，然后根 c?CO?c3?H2?据平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行来判断范围。 【详解】 （1）①根据盖斯定律，由总反应－反应Ⅱ可得反应Ⅰ为2NH3（g）＋CO2（g）=NH2COONH4（s）ΔH1＝－159.47 kJ·mol－1； ②反应Ⅱ的正反应是气体体积增大的反应，ΔS＞0，由焓变分析可知其是吸热反应，ΔH＞0，所以依据反应自发进行的判断依据ΔH－TΔS＜0可知，在高温情况下有利于反应的自发进行； ③A.反应Ⅰ中反应物全部为气体，生成物为固体，且反应按反应物的系数比投料，所以在反应前后，混合气体的平均相对分子质量始终保持不变，其不能作为平衡状态的判断标志，A项错误； B.恒温恒容条件下，反应Ⅰ未达平衡前，气体的物质的量减小，所以容器内气体总压强减小，所以当容器 内气体总压强不再变化时，说明反应处于平衡状态，B项正确； C.NH3与CO2的转化率始终相等，不能说明反应Ⅰ达到了平衡状态，C项错误； D.反应Ⅰ未达平衡前，容器体积不变，气体质量减小，所以当容器内混合气体的密度不再变化时，说明反应处于平衡状态，D项正确； 故答案选BD； （2）①Ⅱ平衡时间小于Ⅰ，说明Ⅱ反应速率大于Ⅰ，且平衡时Ⅱ中CH3OH的物质的量小于Ⅰ，说明平衡向逆反应方向移动，则只能是升高温度，即Ⅱ的温度大于Ⅰ，温度越高，平衡向逆反应方向移动，导致化学平衡常数越小，所以KⅠ＞KⅡ； ②欲提高CH3OH的平衡产率，则使平衡正向移动，可采取的措施除改变温度外，还有增大压强或增加CO2用量或及时分离出产物； ③设二氧化碳的反应量为x，根据“三段式”法进行计算： CO（（2g）＋3H2g）?初始量（mol）转化量（mol）平衡量（mol）1x1?x33x3?3xCH3OH（g）＋H2O（g）0xx0xx 甲中平衡后气体的压强为开始时的倍，即＝，解得x＝mol，反应的平衡常数为＝；依题意 可知甲、乙为等效平衡，且起始时维持反应逆向进行，所以全部由生成物投料，c的物质的量为1 mol，c的物质的量不能低于平衡时的物质的量mol，所以c的物质的量为＜c＜1。 19．氮、磷对水体的污染情况越来越受到人们的重视。回答下列问题： (1)常温下，在pH约为9时，用澄清石灰水可将水体中的HPO42-化为Ca10(PO4)6(OH)2沉淀除去，该反应的离子方程式为_____________。 (2)除去地下水中的硝态氮通常用还原剂将其还原为N2。 ①Prusse等提出的用Pd-Cu作催化剂，常温下，在pH为4.0~6.0时，可直接用H2将NO3-还原为N2，该反应的离子方程式为__________。研究发现用H2和CO2的混合气体代替H2，NO3-的去除效果比只用H2时更好，其原因是________。 ②在pH约为5时，用纳米Fe粉可将NO3-还原为N2，Fe粉被氧化为Fe2+，该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为_________。 (3)实验测得相同条件下，用次氯酸钠脱除水体中的氨态氮的过程中(2NH3+3ClO-=N2+3H2O+3Cl-)，pH与氨态氮的去除率关系如图所示，在pH大于9时，pH越大，去除率越小，其原因是_________。 10Ca2++8OH-+6HPO42-=Ca10(PO4)6(OH)2↓+6H2O 2NO3-+5H2+2H+【答案】N2+6H2O CO2溶于水后 呈酸性，可以提供H+，有利于pH维持在4.0~6.0 5∶1 pH大于9时，ClO-的氧化性减弱，不利于氧化NH3 【解析】 【分析】 (1)Ca(OH)2与HPO42-反应产生Ca10(PO4)6(OH)2沉淀和水； (2)①在pH为4.0~6.0的酸性条件下，H2将NO3-还原为N2，CO2溶于水会电离产生H+，便于H2还原NO3-； ②在pH约为5时，纳米Fe粉可将NO3-还原为N2，Fe粉被氧化为Fe2+，根据电子守恒配平方程式，可得该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比； (3)根据ClO-氧化性与溶液的pH关系分析。 【详解】 (1)Ca(OH)2与HPO42-反应产生Ca10(PO4)6(OH)2沉淀和水，根据电荷守恒、原子守恒，可得该反应的离子方程式为10Ca2++8OH-+6HPO42-=Ca10(PO4)6(OH)2↓+6H2O； (2)①在pH为4.0~6.0的酸性条件下，具有还原性的H2可以将NO3-还原为N2，反应的离子方程式为：2NO3-+5H2+2H+ N2+6H2O ；若H2中混有CO2，CO2溶于水反应产生的H2CO3发生电离作用，会电离 产生H+，有利于pH维持在4.0~6.0，便于H2还原NO3-； ②在pH约为5时，用纳米Fe粉可将NO3-还原为N2，Fe粉被氧化为Fe2+，根据电子守恒、原子守恒和电荷守恒，可得该反应的化学方程式为：5Fe+12H++2NO3-=5Fe2++N2↑+6H2O，根据方程式可知：在该反应中氧化产物Fe2+与还原产物N2的物质的量之比为5：1； (3)ClO-具有强的氧化性，溶液的pH越小，ClO-氧化性越强，pH越大，ClO-的氧化性越弱。当pH大于9时，溶液进行较强，则ClO-的氧化性减弱，不利于氧化NH3。 【点睛】 本题以氮、磷对水体的污染的治理为线索，考查了溶液的酸碱性对化学反应的影响，化学反应除了与反应的物质种类有关，还与溶液的酸碱性有关，控制好反应条件，可使反应向有利于生产、生活、环保等方向发展。