工业上用CO2和NH3合成尿素 [CO(NH2)2]。某研发小组为合成尿素进行如下实验：向...

工业上用CO2和NH3合成尿素 [CO(NH2)2]。某研发小组为合成尿素进行如下实验：向5L恒容密闭容器中通入0.2molNH3和0.1molCO2，分别进行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组实验。在不同条件下发生反应：，反应体系总压强随时间的变化曲线如图所示。

(1)已知：

①　　

②　　

用CO2和NH3合成尿素的热化学方程式为________。

(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组实验中，反应温度最高的是________。(填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)

(3)Ⅰ、Ⅲ两组实验中，NH3转化率较高的是________。(填“Ⅰ”或“Ⅲ”)

(4)若要增加实验Ⅱ的反应速率并提高NH3转化率，改变下列条件可以实现的是________(填标号)

A．增加CO2的物质的量　　　　　　　　 B．加入惰性气体使压强增大

C．升高反应的温度　　　　　　　　　　　 D．改用2L的容器进行实验

(5)Ⅰ、Ⅱ两组实验中，反应达到平衡的时间不同，可能的原因是________。

(6)第Ⅱ组实验开始6min内NH3的平均反应速率为________，平衡常数________。

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尿素是蛋白质代谢的产物，也是重要的化学肥料。工业合成尿素反应如下：

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

（1）在一个真空恒容密闭容器中充入CO2和NH3发生上述反应合成尿素，恒定温度下混合气体中的氨气含量如图所示。A点的正反应速率v正(CO2)_______B点的逆反应速率v逆(CO2)(填“＞”、“＜”或“＝”)；氨气的平衡转化率为_________________。

（2）氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物。将体积比为2:1的NH3和CO2混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中，在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡：

2NH3(g)＋CO2(g) NH2COONH4(s)

将实验测得的不同温度下的平衡数据列于下表：

①关于上述反应的焓变、熵变说法正确的是（　　 ）

A．∆H＜0 ，∆S＜0 　　 B．∆H＞0， ∆S＜0　 C．∆H＞0， ∆S＞0 　　 D．∆H＜0， ∆S＞0

②关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是________________。

A．分离出少量的氨基甲酸铵，反应物的转化率将增大

B．平衡时降低体系温度，CO2的体积分数下降

C．NH3的转化率始终等于CO2的转化率

D．加入有效的催化剂能够提高氨基甲酸铵的产率

③氨基甲酸铵极易水解成碳酸铵，酸性条件水解更彻底。将氨基

甲酸铵粉末逐渐加入1L0.1mol/L的盐酸溶液中直到pH=7(室温下，

忽略溶液体积变化)，共用去0.052mol氨基甲酸铵，此时溶液中几乎不含碳元素。此时溶液中c(NH4+)＝　 　　　 　　　 ；（填具体数值）NH4+水解平衡常数值为 　　　　　　　　　　　　　 。

（3）化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电！用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水又能发电。尿素燃料电池结构如图所示，写出该电池的负极反应式：　　　　　 。

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(14分)尿素是蛋白质代谢的产物，也是重要的化学肥料。工业合成尿素反应如下：

2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)

(1)在一个真空恒容密闭容器中充入CO2和NH3发生上述反应合成尿素，恒定温度下混合气体中的氨气含量如图所示。

A点的正反应速率v正(CO2)_______B点的逆反应速率v逆(CO2)(填“＞”、“＜”或“＝”)；

氨气的平衡转化率为________________________。

（2）氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物。将体积比为2:1的NH3和CO2混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中，在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡：2NH3(g)＋CO2(g) NH2COONH4(s)

将实验测得的不同温度下的平衡数据列于下表：

①关于上述反应的焓变、熵变说法正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

A.∆H＜0， ∆S＜0　 　　　　　　 B.∆H＞0， ∆S＜0　　

C.∆H＞0， ∆S＞0　 　　　　　　 D.∆H＜0， ∆S＞0

②关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是________________

A.分离出少量的氨基甲酸铵，反应物的转化率将增大

B.平衡时降低体系温度，CO2的体积分数下降

C.NH3的转化率始终等于CO2的转化率

D.加入有效的催化剂能够提高氨基甲酸铵的产率

③氨基甲酸铵极易水解成碳酸铵，酸性条件水解更彻底。将氨基甲酸铵粉末逐渐加入1 L0.1 mol/L的盐酸溶液中直到pH=7(室温下，忽略溶液体积变化)，共用去0.052 mol氨基甲酸铵，此时溶液中几乎不含碳元素。此时溶液中c(NH4＋　 )=　　　　　　　　 ；

NH4＋　 水解平衡常数值为　　　　　　　　　　　　 。

（3）化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电！用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水又能发电。尿素燃料电池结构如图所示，写出该电池的负极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

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工业生产以NH3和CO2为原料合成尿素[CO（NH2）2]，反应的化学方程式为：

2NH3（g）＋CO2（g）CO（NH2）2（l）＋H2O（l）

（1）在密闭容器中充入NH3和CO2 ,一定条件能自发进行的原因是__________________

（2）T1℃时，在2 L的密闭容器中充入NH3和CO2模拟工业生产，若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比（氨碳比）=x，如图是CO2平衡转化率（α）与氨碳比（x）的关系。其它条件不变时，α随着x增大而增大的原因是　　　　　　　　　　　 ；

（3）当x=2，上述反应至5min时各物质的浓不再发生变化，若起始的压强为P0　 KPa，测得平衡体系压强变为起始时的。反应结束后，分离得到90g尿素。

试计算该反应的平均速率v（CO2）=　　　　　　　　　 　　 ，

该反应的平衡常数（K）=____　　　 　　　　 _，

达到平衡后NH3的物质的量浓度为　　　　　　　　 　　 ，

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（17分）工业上用NH3和CO2反应合成尿素：

2NH3（g）+ CO2（g）CO(NH2)2（g）+ H2O（g） △H1 = -536.1 kJ·mol－1

（1）此反应的平衡常数表达式K=　　　　　　 。升高温度，K值　　　　　　 （填增大、减小或不变）。

（2）其他条件不变，下列方法能同时提高化学反应速率和尿素产率的是　　　　　　 。

A．通入氦气　　　　　　　　　　　　　　　　　 B．缩小体积

C．加入催化剂　　　　　　　　　　　　　　　　 D．除去体系中的水蒸气

（3）尿素可用于处理汽车尾气。CO(NH2)2（g）与尾气中NO反应生成CO2、N2、H2O（g）排出。又知：4NH3（g）+ 6NO（g）= 5N2（g）+ 6H2O（g）　 △H2 = -1806.4 kJ·mol－1，写出CO(NH2)2（g）与NO反应的热化学方程式　　　　　　　　 。

某小组模拟工业合成尿素，探究起始反应物的氨碳比[n（NH3）/n（CO2）]对尿素合成的影响。在恒温下1L容器中，将总物质的量为3mol的NH3和CO2以不同的氨碳比进行反应，实验测得平衡体系中各组分的变化如图所示。回答问题：

（4）若a、b线分别表示NH3或CO2转化率的变化，其中表示NH3转化率的是　　　　 （填a或b）线。

（5）若a、b线分别表示NH3或CO2转化率的变化，c线表示平衡体系中尿素体积分数的变化，求M点对应的y值（写出计算过程，结果精确到0.1）。

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尿素是蛋白质代谢的产物，也是重要的化学肥料。工业合成尿素反应如下：

（1）在一个真空恒容密闭容器中充入CO2和NH3发生上述反应合成尿素，恒定温度下混合气体中的氨气含量如图所示。

①A点的正反应速率v正(CO2)_______B点的逆反应速率v逆(CO2)(填“＞”、“＜”或“＝”)；

氨气的平衡转化率为________________________。

②关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是________________

A．分离出少量的尿素，反应物的转化率将增大

B．平衡时再充入一定量NH3 (g)，CO2的转化率增大

C．NH3的转化率始终等于CO2的转化率

D．加入有效的催化剂能够提高尿素的产率

（2）合成尿素的反应在进行时分为如下两步：

第一步：2NH3(l)＋CO2(g)H2NCOONH4(l) (氨基甲酸铵) △H1

第二步：H2NCOONH4(l)H2O(l)＋H2NCONH2(l) △H2

某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如下图Ⅰ所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第_______步反应决定，总反应进行到 _______ min时到达平衡。

②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量如图所示，则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)＝_________ 。

③第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图Ⅱ所示，则△H2 ________0（填“＞”“＜”或“＝”）

④第一步反应的△S ________0（填“＞”、“＜”或，“＝”），在________（填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行。

（3）氨基甲酸铵极易水解成碳酸铵，酸性条件水解更彻底。将氨基甲酸铵粉末逐渐加入1L0.1mol/L的盐酸溶液中直到pH=7(室温下，忽略溶液体积变化)，共用去0.052mol氨基甲酸铵，此时溶液中几乎不含碳元素。此时溶液中c(NH4+)= _____________________；NH4+水解平衡常数值为______________。

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(本题共12分)合成尿素的反应为：2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)＋Q（Q＞0）。一定条件下，在10 L的恒容密闭容器中，充入2 mol NH3和1 mol CO2，反应经5 min后达到平衡，测得容器中气体的密度为4.2 g/L。

完成下列填空：

23．平均反应速率υ(NH3)＝____________。

24．下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_________（填序号）。

a．2υ正(NH3)＝υ逆(H2O)　　　　　

b．气体的平均相对分子质量不随时间而变化

c．NH3和CO2的比例保持不变

d．气体的压强不再发生变化

25．为提高尿素的产率，工业上用该反应生产尿素时，合适的反应条件是_______（填序号）。

a．200℃　　　　　 b．800℃　　　　 c．101 kPa 　　　 d．24000 kPa

26．上述反应所涉及的4种元素中，原子半径从大到小的排列顺序为_________；原子核外有2个未成对电子的元素是________；反应所涉及的化合物中仅有一种是非极性分子，其电子式为_____________。

27．下列能用于判断氮、碳两种元素非金属性强弱的是________（填序号）。

a．气态氢化物沸点　　　　　　　 b．最高价氧化物对应水化物酸性强弱

c．HCN中，碳为＋2价 　　　　　 d．单质晶体类型

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合成尿素的反应为：2NH3 (g) +CO2 (g)⇌CO(NH2)2(s) +H2O (g) +Q（Q>0）一定条件下，在10 L的恒容密闭容器中，充入2molNH3和1molCO2。反应经5min后达到平衡，测得容器中的浓度为0.05mol/L。完成下列填空：

(1)平均反应速率v（NH3）=_____________。

(2)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是__________(填序号)。

a.2v正（NH3）=v逆（H2O）　　　　　　 b.气体的平均相对分子质量不随时间而变化

c. NH3和CO2的比例保持不变　　　　　　 d.气体的压强不再发生变化

(3)为提高尿素的产率，工业上用该反应生产要素时，合适的反应条件是_______。（填序号）

a.200℃ b.800℃　　　　　 c.101kPa　　　　　 d.24000kPa

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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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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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