工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2]，该可逆反应分两步进行，整个过程中的...

工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2]，该可逆反应分两步进行，整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是（　　 ）

A.NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物

B.反应Ⅰ逆反应的活化能＞反应Ⅱ正反应的活化能

C.反应Ⅱ在热力学上进行趋势很大

D.2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(1)+H2O(1)的焓变△H=El-E2

高三化学多选题中等难度题查看答案及解析

大气中CO2含量的增加会加剧温室效应，为减少其排放，需将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存和利用。

（1）CO2与NH3反应可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]，反应2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g) 在合成塔中进行。下如图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况。

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值范围分别为0.6～0.7、1～1.1和1.5～1.61，则生产中应选用水碳比的数值范围为_______________。

②请推测生产中氨碳比控制在4.0左右还是控制在4.5左右比较适宜，并简述你的理由_______________。

（2）CO2与H2也可用于合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在体积可变的恒压密闭容器中，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图所示。

①该反应的化学平衡常数的表达式为_____________。

②该反应的∆S__________0，∆H_________0（填“＞”或“＜”）。

③700K投料比[n(H2)/n(CO2)] = 2时，H2的平衡转化率为___________________。

（3）固体氧化物电解池(SOEC)用于高温电解CO2/H2O，既可高效制备合成气(CO＋H2)，又可实现CO2的减排，其工作原理如下如图。

①在c极上反应分两步进行：首先水电解产生氢气，然后氢气与CO2反应产生CO。写出电极c上发生的电极反应式：___________________。

②若电解得到的1:1的合成气(CO＋H2)，则通入的CO2和H2O物质的量比值为__________。

（4）以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见如图。如何解释如图中250-400℃时温度升高与乙酸的生成速率变化的关系？______________________。

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尿素是首个由无机物人工合成的有机物，工业上尿素是用CO₂和NH₃在一定条件下合成，其反应方程式为2NH₃+CO₂CO(NH₂)₂+H₂O，当氨碳比，CO₂的转化率随时间的变化关系如右图所示，下列说法错误的是（   ）

A．该反应在60min时达到平衡状态

B．NH₃的平衡转化率为30%

C．增加氨碳比可进一步提高CO₂的平衡转化率

D．A点的逆反应速率υ_逆(CO₂)大于B点的正反应速率υ_正(CO₂)

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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

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·mol－1

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。

若甲容器中反应达平衡后气体的压强为开始时的，则该温度下，反应的平衡常数为______；要使反应达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_______________。

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(15分）二氧化碳的过度排放会引发气候问题，而进行有效利用则会造福人类，如以CO2和 NH3　 为原料合成尿素。经研究发现该反应过程为：

① CO2(g) + 2NH3(g) NH2COONH4(s) 　 △H1

② NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s) + H2O(g) △H2>0

请回答下列问题：

（1）研究反应①的平衡常数（K）与温度（T）的关系，如图1所示，则△H1____0。(选填“>”、“<”或“=”)。

（2）有体积可变（活塞与容器之间的摩擦力忽略不计）的密闭容器如图2所示，现将3molNH3和2molCO2放入容器中，移动活塞至体积V为3L，用铆钉固定在A、B点，发生合成尿素的总反应如下：

CO2(g) + 2NH3(g) CO(NH2)2(s) + H2O(g)

测定不同条件、不同时间段内的CO2的转化率，得到如下数据：

①T1℃下，l0min内NH3的平均反应速率为__________。

②根据上表数据，请比较T1_________T2(选填“>”、“<”或“=”)；T2℃下，第30min 时，a1=________，该温度下的化学平衡常数为_________。

③T2℃下，第40min时，拔去铆钉（容器密封性良好）后，活塞没有发生移动，再向容器中通人3molCO2，此时v(正）_____ v (逆）（选填“>”、“<”或“=”），判断的理由是______。

（3）请在下图中补画出合成氨总反应2NH3(g) + CO2(g)CO(NH2)2(s) + H2O(g)过程中能量变化图，并标明中间产物〔NH2COONH4(s)〕、　　 生成物CO(NH2)2(s) + H2O(g)〕。

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氨气在生产、生活和科研中应用十分广泛 。

（1）传统工业上利用氨气合成尿素

①以CO2与NH3为原料合成尿素的主要反应如下：

2NH3(g)＋CO2(g)＝NH2CO2NH4(s)　　　 ΔH＝-159．47kJ/mol

NH2CO2NH4(s)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　　 ΔH＝+72．49kJ/mol

反应2NH3(g)＋CO2(g)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g) 　 ΔH＝_____________kJmol。

②液氨可以发生电离：2NH3(l)NH2－+NH4＋，COCl2和液氨发生“复分解”反应生成尿素，写出该反应的化学方程式______________。

（2）氨气易液化，便于储运，可利用NH3作储氢材料已知：2NH3(g)N2(g)+3H2(g) ΔH＝+92．4 kJ/mol 。

①氨气自发分解的反应条件是________________（填“低温” 或 “高温”）。

②其他条件相同，该反应在不同催化剂作用下反应，相同时间后，氨气的转化率随反应温度 的变化如图所示。

在600℃时催化效果最好的是________________（填催化剂的化学式）。c点氨气的转化率高于b点， 原因是________________。

（3）垃圾渗滤液中含有大量的氨氮物质(用NH3表示)和氯化物，把垃圾渗滤液加入到如图所示的电解池（电极为惰性材料）进行电解除去NH3，净化污水。该净化过程分两步：第一步电解产生氧化剂，第二步氧化剂氧化氨氮物质生成N2。

①写出电解时A极的电极反应式：________________。

②写出第二步反应的化学方程式：__________________。

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氨气在生产、生活和科研中应用十分广泛

（1）传统工业上利用氨气合成尿素

①以CO2与NH3为原料合成尿素的主要反应如下：

2NH3(g)＋CO2(g)＝NH2CO2NH4(s)　　　　　 ΔH＝－159.47 kJ·mol－1

NH2CO2NH4(s)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　　 ΔH＝+ 72.49 kJ·mol－1

反应2NH3(g)＋CO2(g)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　 ΔH＝　　 　　　　　　 　　 kJ·mol－1。

②液氨可以发生电离：2NH3(l)NH2－ + NH4＋，COCl2和液氨发生“复分解”反应生成尿素，写出该反应的化学方程式　　 　　　　　　　　　 　　 。

（2）氨气易液化，便于储运，可利用NH3作储氢材料

已知：2NH3(g)N2(g) + 3H2(g) ΔH＝+92.4 kJ·mol－1

① 氨气自发分解的反应条件是　　 　　　　　　　　 　 （填“低温” 或 “高温”）。

②其他条件相同，该反应在不同催化剂作用下反应，相同时间后，氨气的转化率随反应温度的变化如右图所示。

在600℃时催化效果最好的是　　 　　　　　　　　 　 （填催化剂的化学式）。c点氨气的转化率高于b点，原因是　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 。

（3）垃圾渗滤液中含有大量的氨氮物质(用NH3表示)和氯化物，把垃圾渗滤液加入到如图所示的电解池（电极为惰性材料）进行电解除去NH3，净化污水。该净化过程分两步：第一步电解产生氧化剂，第二步氧化剂氧化氨氮物质生成N2。

①写出电解时A极的电极反应式： 　　　　　　　　　　　　 　　 。

②写出第二步反应的化学方程式：　 　　　　　　　　　　　　 　　 。

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尿素[CO(NH₂)₂]是首个由无机物人工合成的有机物，工业上尿素是用CO₂和NH₃在一定条件下合成，其反应方程式为2NH₃+CO₂CO(NH₃)₂+H₂O，当氨碳比，CO₂的转化率随时间的变化关系如右图所示，下列说法错误的是

A．该反应在60min时达到平衡状态

B．NH₃的平衡转化率为30%

C．增加氨碳比可进一步提高CO₂的平衡转化率

D．A点的逆反应速率v_逆(CO₂)大于B点的正反应速率V_正（CO₂）

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（14分）（2012•重庆）尿素[CO（NH2）2]是首个由无机物人工合成的有机物．

（1）工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为　　　　　　　　　 ．

（2）当氨碳比=4时，CO2的转化率随时间的变化关系如图1所示．

①A点的逆反应速率v逆（CO2）　　　　　　　　　 B点的正反应速率v正（CO2）（填“大于”“小于”或“等于”）．

②NH3的平衡转化率为　　　　　　　　　 ．

（3）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图2所示．

①电源的负极为　　　　　　　　　 （填“A”或“B”）．

②阳极室中发生的反应依次为　　　　　　　　　 、　　　　　　　　　 ．

③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将　　　　　　　　　 ；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素为　　　　　　　　　 g（忽略气体的溶解）．

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