制取尿素 [CO(NH2)2]的反应：2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)...

制取尿素 [CO(NH₂)₂]的反应：2NH₃(g)+CO₂(g) CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g)

某温度下体积为10L的密闭容器中，测得各物质的物质的量数据如下：

（1）根据表中数据计算0～2min内NH₃的平均反应速率________，若起始时与平衡时的气体总压强之比为15/11，n₁＝________mol。

（2）该温度下此反应的平衡常数表达式为________

（3）下列各项能表示该反应达到平衡状态是________。

A．消耗NH₃的物质的量与生成H₂O的物质的量之比为2∶1

B．c(NH₃)：c(CO₂)：c(H₂O)=2∶1∶1

C．气体密度不再变化

D．容器压强不再变化

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CO2是一种常用的化工原料。

Ⅰ．以CO2与NH3为原料可以合成尿素[CO（NH2）2]。合成尿素的反应为2NH3（g）＋CO2（g）CO（NH2）2（s）＋H2O（g）。

（1）在不同温度及不同y值下合成尿素，达到平衡时，氨气转化率变化情况如图所示。该反应的ΔH_____0（填“>”、“<”或“=”，下同），若y表示压强，则y1_______y2 , 若y表示反应开始时的水碳比[n（NH3）/n（CO2）]，则y1_______y2。

（2）t℃时，若向容积为2L的密闭容器中加入3molNH3和1molCO2，达到平衡时，容器内压强为开始时的0.75倍。若保持条件不变，再向该容器中加入0.5molCO2和1molH2O，NH3的转化率将__________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

Ⅱ．CO2与H2反应可用于生产甲醇。

（3）已知氢气与甲醇的燃烧热分别为-285.8 kJ·mol－1、-726.5kJ·mol－1，则CO2与H2反应产生液态甲醇与液态水的热化学方程式为________________。

（4）下图是某甲醇燃料电池工作的示意图。质子交换膜（只有质子能够通过）左右两侧的溶液均为1L 2mol·L-1 H2SO4溶液。电极a上发生的电极反应式为________________________，当电池中有1mol e-发生转移时左右两侧溶液的质量之差为______g （假设反应物耗尽，忽略气体的溶解）。

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工业上合成尿素的反应为：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)。在一定温度和压强下，往容积可变的密闭容器内通入物质的量各为1mol的氨气和二氧化碳发生上述反应。下列说法中无法判断该反应一定达到化学平衡的是

A．打断amol的N-H键同时消耗a/6mol的尿素　　

B．密闭容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变

C．密闭容器中混合气体的密度保持不变　　

D．密闭容器中二氧化碳的体积分数保持不变

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尿素[CO（NH₂）₂]是首个由无机物人工合成的有机物。工业上合成尿素的反应如下：

2NH₃(g)＋CO₂(g)  CO(NH₂)₂(l) ＋ H₂O (l) ΔH < 0 。回答下列问题：

已知工业上合成尿素分两步进行，相关反应如下：

反应Ⅰ：2NH₃(g)＋CO₂(g)  NH₂COONH₄(s)   ΔH₁< 0

反应Ⅱ：NH₂COONH₄(s)  CO(NH₂)₂(l)＋ H₂O (l)  ΔH ₂> 0

（1）下列示意图中[a表示2NH₃（g）+CO₂（g），b表示NH₃COONH₄（s），c表示CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）]，能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线是（填序号）________。

（2）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在恒定温度下，将氨气和二氧化碳按2：1的物质的量之比充入一体积为10L的密闭容器中（假设容器体积不变，生成物的体积忽略不计），经20min达到平衡，各物质浓度的变化曲线如下图所示。

（2）①从图中得知?c(CO₂)=0.2mol/L,则v(CO₂)= ?c(CO₂)/t= 0.01mol·L^-1·min^-1。

①在上述条件下，从反应开始至20min时，二氧化碳的平均反应速率为________。

②为提高尿素的产率，下列可以采取的措施有________。

A．缩小反应容器的容积

B．升高温度

C．平衡体系中及时分离出CO（NH₂）₂

D．使用合适的催化剂

③该反应的平衡常数表达式K=________；若升高体系的温度，容器中NH₃的体积分数将

________（填“增加”、“减小”或“不变”）。

④若保持平衡的温度和体积不变，25min时再向容器中充入2mol氨气和1mol二氧化碳，在40min时重新达到平衡，请在上图中画出25~50min内氨气的浓度变化曲线。

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（原创）NH3是一种重要的化工产品，可用于生产尿素 [CO(NH2)2]、处理烟气等。

Ⅰ．工业上合成尿素的反应：

2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2 (l) ＋ H2O (g)　　 ΔH

（1） 已知合成尿素的反应分两步进行：

2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s)　　 ΔH1

NH2COONH4(s) CO(NH2)2(l)＋ H2O (g) ΔH2

其能量变化曲线如图1所示，则△H、△H1和△H2由小到大的顺序为__________。

图1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图2

（2） 某实验小组为了模拟工业上合成尿素，在恒温恒容的真空密闭容器中充入一定量的CO2和NH3发生反应：2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2 (l) ＋ H2O (g) ，反应过程中混合气体中NH3的体积分数如图2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“>”、“<”或“=”)

②下列能说明该反应达到平衡状态的是________________(填代号)。

a． NH3、CO2、H2O的分子数之比为2:1:1　　　　　　 b．体系的压强保持不变

c．单位时间内消耗1mol CO2同时生成2mol NH3　　　 d．2v正(NH3) =v逆(H2O)

③对于有气体参与的反应，平衡常数Kp可用气体组分(B)的平衡分压p(B)代替该气体的物质的量浓度c(B)。实验测得体系平衡时的压强为10MPa，列式计算该反应的平衡常数Kp=_______　　　　　　　　 （提示：写出Kp的表达式再代入数据进行计算，分压=总压×体积分数）。

④L（L1、L2），X可分别代表压强或温度。右图表示L一定时，该反应CO2 (g)的平衡转化率随X的变化关系。

X代表的物理量为__________。判断L1、L2的大小关系，并简述理由：　　　　　　　　 。

Ⅱ．烟气中的NOx必须脱除(即脱硝)后才能排放：

（3）下图是一种用NH3脱除烟气中 NO的原理。该脱硝反应中，氧化剂是 　　　　 (填化学式) 。

（4）利用反应8NH3+6NO2═7N2+12H2O构成原电池，也能消除烟气的排放，同时还能充分利用化学能，装置如图所示。则电极b为______极；a电极的电极反应式为　　　　　　 。

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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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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）T1℃时，在2L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__________________.

（2）当x=2，上述反应至5min时各物质的浓度不再发生变化，若起始的压强为P0KPa，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υ(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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CO2与NH3反应可合成化肥尿素。已知：

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)；ΔH=-159.5kJ•mol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)；ΔH=+116.5kJ•mol-1

③H2O(l)=H2O(g)  ΔH=+44.0kJ•mol-1

写出CO2与NH3合成尿素CO(NH2)2和液态水的热化学反应方程式____________。

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合成尿素的反应为：2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　　 △H<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CO2的浓度为0.05mol•L-1　 。

完成下列填空：

(1)平均反应速率υ(NH3)＝____________。

(2)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_________。(填序号)

a．气体的平均相对分子质量不随时间而变化　　　　　　 b．NH3和CO2的比例保持不变

c．气体的压强不再发生变化　　 　　　　　　　　　　　　　 　　 d．2υ正(NH3)＝υ逆(H2O)

(3)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．24000kPa　　 　　 　　 b．200℃　　 　　 　　 c．800℃　　 　　 　　 d．101 kPa

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