Question

尿素（H₂NCONH₂）是一種非常重要的高氮化肥，工業(yè)上合成尿素的反應如下：
2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂ （l）△H=-103.7kJ?mol^-1
試回答下列問題：
（1）下列措施中有利于提高尿素的產率的是

 

．
A．采用高溫    B．采用高壓    C．尋找更高效的催化劑
（2）合成尿素的反應在進行時分為如下兩步：
第一步：2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（氨基甲酸銨）（l）△H₁
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H₂
某實驗小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件，在一體積為0.5 L密閉容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，實驗測得反應中各組分隨時間的變化如下圖Ⅰ所示：

①已知總反應的快慢由慢的一步決定，則合成尿素總反應的快慢由第

 

步反應決定，總反應進行到

 

時到達平衡．
②反應進行到10 min時測得CO₂的物質的量如圖所示，則用CO₂表示的第一步反應的速率v（CO₂）=

 

．
③第二步反應的平衡常數K隨溫度的變化如上右圖Ⅱ所示，則△H2

0（填“＞”“＜”或“=”）

Answer 1

分析：（1）2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H=-103.7kJ?mol^-1 ，反應是放熱反應，反應前后氣體體積減��；有利于提高尿素的生成速率需要依據影響化學反應速率的因素進行分析；
（2）①已知總反應的快慢由慢的一步決定，結合圖象變化趨勢，圖象表達反應的判斷，反應快慢可以依據第一步和第二步反應的曲線斜率比較大�。划敯被�甲酸銨、尿素物質的量不再變化時，反應達到平衡；
②根據圖象中二氧化碳在10 min時測得CO₂的物質的量計算出用CO₂表示的第一步反應的速率v（CO₂）；
③依據化學平衡常數的表達意義和計算分析判斷平衡移動方向．

解答：解：（1）A．采用高溫，反應是放熱反應，平衡向著逆向進行，尿素的產率降低，故A錯誤；
B．反應由氣體參加，反應前后氣體體積減小，采用高壓，增大壓強，反應正向進行，尿素的產率增大，故B正確；
C．尋找更高效的催化劑，催化劑可以加快反應速率，但不改變平衡，尿素的產率不變，故C錯誤；
故選B；
（2）①由圖象可知在15分鐘左右，氨氣和二氧化碳反應生成氨基甲酸銨后不再變化發(fā)生的是第一步反應，氨基甲酸銨先增大再減小最后達到平衡，發(fā)生的是第二部反應，從曲線斜率不難看出第二部反應速率慢，所以已知總反應的快慢由慢的一步決定，則合成尿素總反應的快慢由第二步決定，由圖象變化可知當進行到55分鐘時，反應達到平衡，
故答案為：2；55min；
②反應進行到10 min時測得CO₂的物質的量為0.26mol，二氧化碳的濃度變化為：c（CO₂）=

1mol-0.26mol

0.5L

=1.48mol/L，則用CO₂表示的第一步反應的速率v（CO₂）=

1.48mol/L

10min

=0.148 mol/（L?min），
故答案為：0.148 mol/（L?min）；
③第二步反應的平衡常數K隨溫度的升高增大，說明反應是吸熱反應，△H₂＞0，
故答案為：＞．

點評：本題考查了化學平衡的影響因素分析、化學反應速率計算等知識，題目難度中等，注意明確影響化學平衡的因素及化學反應速率的計算方法，試題能夠提高學生的分析、理解能力及計算能力．