Question

【題目】尿素[CO（NH2）2]是首個由無機物人工合成的有機物。

（1）工業(yè)上尿素由CO2和NH3在一定條件下合成，其反應方程式為_______________。

（2）當氨碳比 =4，時CO2的轉化率隨時間的變化關系如圖1所示。

①A點的逆反應速率v逆（CO2）_______B點的正反應速率v正（CO2）（填“＜”、“＞”或“=”）。

②反應達到平衡后，NH3的轉化率為_____________。

（3）人工腎臟可采用間接電化學方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如圖2。

①電源的負極為_____（填“A”或“B”）。

②陽極室中發(fā)生的電極反應為_________，_________________。

③若兩極共收集到氣體13.44L（標準狀況），則除去的尿素為________g（忽略氣體的溶解）。

Answer 1

【答案】 2NH3+CO2CO（NH2）2+H2O < 30％ B 2Cl--2e-=Cl2↑ CO（NH2）2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl 7.2

【解析】(1)CO2和NH3合成CO(NH2)2的化學方程式為：2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O，故答案為：2NH3+CO2 CO(NH2)2+H2O；

(2)①由CO2的轉化率隨時間變化圖可知，在A點時反應還未達到平衡狀態(tài)，反應仍將繼續(xù)正向進行，故v逆(CO2)小于B點平衡時的化學反應速率，故答案為：＜；

②設CO2的初始物質(zhì)的量為a，則NH3的初始物質(zhì)的量為4a，

2NH3 + CO2CO(NH2)2+H2O

起始/mol 4a a

轉化/mol 1.2a 0.6a

平衡/mol 2.8a 0.4a

平衡時NH3轉化率為： ×100%=30%，故答案為：30%；

(3)①根據(jù)電解池中陰離子在陽極放電和陽離子在陰極放電的規(guī)律及本題圖中的電極產(chǎn)物H2和Cl2，可以判斷出A為電源的正極，B為電源的負極，故答案為：B；

②陽極首先發(fā)生氧化反應生成氯氣，氯氣和尿素反應生成氮氣、二氧化碳和氯化氫，陽極室中發(fā)生的反應依次為：2Cl--2e-=Cl2↑、CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl，故答案為：2Cl--2e-=Cl2↑；CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl；

③陰極反應為：6H2O+6e-=6OH-+3H2↑(或6H++6e-=3H2↑)，陽極反應為：6Cl--6e-=3Cl2↑，CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl，根據(jù)上述反應式可以看出在陰、陽極上產(chǎn)生的OH-、H+的數(shù)目相等，陽極室中反應產(chǎn)生的H+通過質(zhì)子交換膜進入陰極室與OH-恰好反應生成水，陰極室中電解前后溶液的pH不變；由上述反應式可以看出，轉移6mole-時，陰極產(chǎn)生3molH2，陽極產(chǎn)生1molN2和1molCO2，故電解收集到的13.44 L氣體中，V(N2)=V(CO2)= =2.688L，即n(N2)=n(CO2)=0.12 mol，根據(jù)方程式CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl可知生成0.12 mol N2所消耗的CO(NH2)2的物質(zhì)的量也為0.12 mol，其質(zhì)量為：m[CO(NH2)2]=0.12 mol×60 gmol-1=7.2 g，故答案為：7.2。