Question

【題目】Ⅰ．尿素[CO(NH2)2]是一種非常重要的高效氮肥，工業(yè)上以NH3、CO2為原料生產(chǎn)尿素，該反應(yīng)實(shí)際為兩步反應(yīng)：

第一步：2NH3(g)＋CO2(g)===H2NCOONH4(s) ΔH=－272kJ·mol－1

第二步：H2NCOONH4(s)===CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH=＋138kJ·mol－1

（1）寫出工業(yè)上以NH3、CO2為原料合成尿素的熱化學(xué)方程式：_________________________

（2）某實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)中各組分的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如下圖所示：

已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定，則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第_________步反應(yīng)決定，總反應(yīng)進(jìn)行到_________min時(shí)到達(dá)平衡。

（3）電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制純凈氫氣的過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生氮?dú)狻ｋ娊鈺r(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為________________________________。

Ⅱ．用焦炭還原NO2的反應(yīng)為：2NO2(g)+2C(s ) N2(g)+2CO2(g)，在恒溫條件下，1 mol NO2和足量C發(fā)生該反應(yīng)，測(cè)得平衡時(shí)NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示：

①A、B兩點(diǎn)的濃度平衡常數(shù)關(guān)系：Kc(A)_______Kc(B) （填 “﹥”、“<”或“﹦”）。

②計(jì)算C點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp(C)=______（Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

Answer 1

【答案】 2NH3(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(NH2)2 (s) ΔH=－134kJ/mol 2 55 CO(NH2)2＋8OH－－6e－＝CO32－＋N2↑＋6H2O = 2 MPa

【解析】Ⅰ．(1)已知：①2NH3(g)+CO2(g)═H2NCOONH4(s)△H=-272kJmol-1；②H2NCOONH4(s)═CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+138kJmol-1；根據(jù)蓋斯定律，①+②可得：2NH3(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(NH2)2 (s)△H=-134kJ/mol，故答案為：2NH3(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(NH2)2 (s)△H=-134kJ/mol；

(2)①由圖象可知在15分鐘左右，氨氣和二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸銨后不再變化發(fā)生的是第一步反應(yīng)，氨基甲酸銨先增大再減小最后達(dá)到平衡，發(fā)生的是第二步反應(yīng)，從曲線斜率不難看出第2步反應(yīng)速率慢，所以合成尿素總反應(yīng)的快慢由第2步反應(yīng)決定，根據(jù)圖可知，尿素在55分鐘時(shí)，物質(zhì)的量不再變化，即反應(yīng)達(dá)到平衡，所以總反應(yīng)進(jìn)行到55min時(shí)到達(dá)平衡，故答案為：2；55；

(3)電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制純凈氫氣的過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生氮?dú)�，電解時(shí)，陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)得到氧化產(chǎn)物，即為氮?dú)�，電極反應(yīng)式為CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O，故答案為：CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O；

Ⅱ．①A、B兩點(diǎn)的溫度相同，平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，故濃度平衡常數(shù)關(guān)系：Kc(A)=Kc(B)；故答案為：=；

②1molNO2和足量C發(fā)生該反應(yīng)，設(shè)反應(yīng)二氧化氮x，列三段式：

2NO2(g)+2C(s) N2(g)+2CO2(g)

n始： 1 0 0

n轉(zhuǎn)： x 0.5x x

n平： 1-x 0.5x x

從圖知C點(diǎn)時(shí)NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度，則1-x=x，解得x=0.5，則平衡時(shí)總的物質(zhì)的量為1.25mol，C點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp(C)= =2MPa；故答案為：2MPa。