微专题热练14 化学反应速率与化学平衡综合(二) 1. (2024·宿迁一模)尿素[CO(NH2)2]、过氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2]生产具有重要意义。 (1)尿素的催化合成 已知：Ⅰ. 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH1＝－286.0 kJ/mol Ⅱ. N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH2＝－92.2 kJ/mol Ⅲ. 2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(aq)＋H2O(l) ΔH3＝－101.5 kJ/mol 将N2、CO2按体积之比为1∶1通入含有CuBi2O4涂层的石墨网上，同时喷洒水微滴合成尿素，发生反应的化学方程式为 2CO2＋2N2＋4H2O2CO(NH2)2＋3O2 ，该反应的ΔH＝ ＋470.6 kJ/mol。 (2)尿素的电化学合成 ①电催化CO2和NO合成尿素的装置如图1，生成尿素的电极反应式为 CO2＋2NO＋18H＋＋16e－===CO(NH2)2＋7H2O 。 图1 ②电催化CO2和N2合成尿素。CO2先在阴极被还原为中间体CO，再与N2合成尿素。 已知：CO2在阴极还能被还原为CH4，其生成CH4的趋势比生成CO的趋势更大。但实验数据说明，一定时间内，阴极产物中CO的物质的量大于CH4，可能的原因为 该条件下，CO2在阴极生成CO的速率比生成CH4的速率快 。 (3)过氧化尿素晶体的制备 在烧杯中加入30% 双氧水和尿素，恒温加热并搅拌得到澄清溶液，用冰水浴降温结晶、过滤、洗涤、干燥得过氧化尿素晶体[CO(NH2)2·H2O2]。双氧水和尿素的摩尔配比对产品收率的影响如图2。当摩尔配比大于1.1时，过氧化尿素晶体收率降低，其可能的原因是 反应为放热反应，反应速率加快，体系迅速升温，导致过氧化氢分解速率越快，从而导致过氧化尿素晶体收率降低 。 图2 (4)尿素的结构 两分子尿素通过羰基氧原子形成分子间氢键，得到具有八元环的二聚分子。二聚分子的结构式为 。 (5)尿素的应用 尿素将烟气中氮氧化物还原为N2以达到消除污染的目的。控制其他条件相同，将混有NO、NO2、SO2、N2和O2的模拟烟气匀速通过装有尿素溶液的装置，在装置出口处检测NO、NO2的脱除率α。 ①当烟气中有少量SO2时，有利于NO2脱除，其可能的原因是 SO2具有还原性，也能还原一部分NO2 。 ②当烟气中无SO2存在时，且超过一定数值时，测得α(NO)变为负值， 其可能的原因是 当烟 气中 超过一定数值时， 过量的 NO2 与溶液 中的H2O反应生成NO, 使NO的出口浓度大于进口浓度 。 【解析】 (1)根据盖斯定律：由2×(反应Ⅱ＋反应Ⅲ)－3×反应Ⅰ可得目标反应，故ΔH＝2×[(－92.2)＋(－101.5)] kJ/mol －3×(－286.0)kJ/mol＝＋470.6 kJ/mol。 2. (2024·扬州期末)水合肼(N2H4·H2O)在储氢领域有广阔的应用前景，其水溶液呈弱碱性。 (1)N2H4分子有顺式、反式和交互式三种比较稳定的空间结构。下列结构能表示N2H4分子交互式的是 A (填字母)。 (2)肼分解制氢的主要反应为N2H4N2＋2H2，肼的理论储氢密度＝＝12.5%。测得肼实际分解时产生的气体中含NH3，肼实际储氢密度小于理论值的原因是 3N2H4N2＋4NH3(或N2H4＋H22NH3) (用化学方程式表示)。 (3)水合肼制氢过程中涉及肼在Ni-Pt催化剂表面分解，如图1所示。 图1 ①X的结构简式为 HN===NH 。 ②催化剂表面存在Ni和Pt两种活性位点，两种活性位点分别带不同电性的电荷。肼中的氢原子吸附于 Pt (填“Ni”或“Pt”)活性位点。已知：N—N、N—H的键能分别是286 kJ/mol、360 kJ/mol。肼在该催化剂表面反应断裂的化学键不是N—N，而是N—H，原因是 N—N为非极性键，N—H极性较强，N、H分别与催化剂表面原子形成作用力，削弱了N与H之间的作用力 。 ③催化剂存在下，不同浓度的N2H4·H2O分解时，测得随时间的变化如图2所示。当N2H4·H2O浓度从0.1 mol/L增加到0.5 mol/L时，反应速率加快；从0.5 mol/L增加到1.0 mol/L时，反应速率几乎不变。其原因是 0.1 mol/L时，催化剂表面仅部分活性位点吸附了N2H4·H2O；浓度增大至0.5 mol/L时，有更多活性位点吸附N2H4 ... ...
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