Question

【題目】尿素[CO(NH2)2]是含氮量最高的氮肥。

(1) 已知工業(yè)上合成尿素的反應分為如下兩步：

第1步：2NH3(I)+CO2(g) H2NCOONH4(I) H1=-330.0kJ·mol-1

第2步：H2NCOONH4(I) H2O(I)+CO(NH2)2(I) H2=+226.3 kJ·mol-1

則下列各圖能正確表示尿素合成過程中能量變化曲線的是___________（填字母編號）。

(2)一定條件下工業(yè)合成尿素的總反應：CO2(g)+2HH3(g) CO(NH2)2(g)+H2O(g)，t℃時，向容積恒定為2L的密閉容器中加入0.20molCO2和0.80molNH3，反應中CO2的物質(zhì)的量隨時間變化如下表所示：

時間/min	0	40	70	80	100
n(CO2)/mol	0.20	0.12	0.10	0.10	0.10

①前40min內(nèi)v(NH3)=_________，此溫度下該反應的平衡常數(shù)為___________。

②30min時v正(CO2)________80min時v逆(H2O)（選填“>”、“=”、“<”）。

③在100min時，保持其它條件不變，再向容器中充入0.10molCO2和0.4molNH3，重新建立平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率與原平衡相比將________（填“增大”、“不變”、“減小”）

④氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]對合成尿素有影響，恒溫恒容條件下將總物質(zhì)的量為3mol的NH3和CO2的混合氣體按不同氨碳比進行反應，結(jié)果如圖1所示。a、b線分別表示CO2或NH3的轉(zhuǎn)化率變化，c線表示平和體系中尿素的體積分數(shù)變化。[n(NH3)/n(CO2)]=______時，尿素產(chǎn)量最大，經(jīng)計算圖中y=_______（精確到0.01）。

(3)工業(yè)生成中為提高尿素的產(chǎn)率可采取的措施有___________________。

(4)近期科學家發(fā)現(xiàn)微生物可將生產(chǎn)廢水中的尿素直接轉(zhuǎn)化為對環(huán)境友好的兩種物質(zhì)，其工作原理如圖2所示。回答下列問題：

①N極為_________極（填“正”、“負”），M電極反應式________________。

②N極消耗標準狀況下33.6L氣體時，M極理論上處理的尿素的質(zhì)量為__________g。

Answer 1

【答案】 C 0.002moL·L-1min-1 0.556或 > 增大 2 0.36 增大反應物濃度、或增大壓強、或定時分離出尿素，或其它合理答案，答出一點即可 正 CO(NH2)2+H2O-6e-═CO2↑+N2↑+6H+ 60g

【解析】 (1)兩步反應的完成的熱效應與一步完成的熱效應是相同的，將兩個反應相加可得2NH3（g）+CO2（g）═CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=-134 kJ·mol－1，第一步放熱，第二步吸熱，總反應是放熱，對照圖像，選C。(2)①前40min內(nèi)v(NH3)=2v(CO2)==

CO2(g)+2HH3(g) CO(NH2)2(g)+H2O(g)，

起始/mol 0.2 0.8

轉(zhuǎn)化/mol 0.1 0.2 0.1 0.1

平衡/mol 0.1 0.6 0.1 0.1

②30min時正向進行速率減小后與80min時相等，故v正(CO2)> 80min時v逆(H2O)

③在100min時，保持其它條件不變，再向容器中充入0.10molCO2和0.4molNH3，相當于對原平衡進行加壓，平衡正向進行，重新建立平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率與原平衡相比將原平衡增大；

④從圖中讀出[n(NH3)/n(CO2)]=2時，尿素產(chǎn)量最大，

CO2(g)+2HH3(g) CO(NH2)2(g)+H2O(g)

始mol/L 1 2

變mol/L 0.8 1.6 0.8 0.8

平mol/L 0.2 0.4 0.8 0.8

平衡時CO(NH2)2 的體積分數(shù)

(3)工業(yè)生成中為提高尿素的產(chǎn)率可采取的措施有增大反應物濃度、或增大壓強、或定時分離出尿素，或其它合理答案，答出一點即可 ；

(4)①O2得電子，N極為正極，M電極反應式CO(NH2)2+H2O-6e-═CO2↑+N2↑+6H+；②N極消耗標準狀況下33.6L氣體時，轉(zhuǎn)移電子6mol,由CO(NH2)2+H2O-6e-═CO2↑+N2↑+6H+可知，M極理論上處理的尿素的質(zhì)量為1mol，即60g。