Question

【題目】尿素[CO（NH2）2]是可由無機(jī)化合物合成的有機(jī)化合物,通常用作植物的氮肥。

（1）合成尿素的主要反應(yīng)如下:

i.2NH3（g）+CO2（g）（l）（氨基甲酸銨）△H=-159.5kJ·mol-1

ii. （l）（l）+H2O（g）△H=+116.5kJ·mol-1

①CO2和NH3合成尿素的熱化學(xué)方程式是____。

②工業(yè)上提高氨碳比[（原料用量均增大）,可以提高尿素的產(chǎn)率,結(jié)合反應(yīng)i~ii,解釋尿素產(chǎn)率提高的原因: ____。

（2）某科研小組模擬工業(yè)合成尿素,一定條件下,在0.5 L的密閉容器中充入4 mol NH3和1molCO2,測得反應(yīng)中各組分的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示。.

①反應(yīng)進(jìn)行到10 min時(shí),用CO2表示反應(yīng)i的速率v（CO2）=___。

②已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步反應(yīng)決定,則合成尿素總反應(yīng)進(jìn)行到___min時(shí)達(dá)到平衡。

③合成尿素總反應(yīng)的平衡常數(shù)為____。

（3）我國研制出金屬鎳鉬基高效電催化劑,實(shí)現(xiàn)電解富尿素廢水低能耗制H2（裝置如圖）。

①電極B為___（填“陰”或“陽”）極。

②A電極的電極反應(yīng)式為____________。

Answer 1

【答案】2NH3（g）+CO2（g）（l）+H2O（g）△H=-43kJ·mol-1 有利于反應(yīng)ⅰ、ⅱ正向移動(dòng)，從而提高尿素產(chǎn)率 55 陰 CO(NH2)2-6e-+H2O=3H2↑+N2↑+6H+

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律及平衡移動(dòng)原理分析解答；（2）根據(jù)速率表達(dá)式及平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；（3）根據(jù)電解質(zhì)原理分析解答。

（1）①由蓋斯定律，CO2和NH2合成尿素的熱化學(xué)方程式由反應(yīng)ⅰ+反應(yīng)ⅱ，可得：2NH3（g）+CO2（g）（l）+H2O（g） △H=-159.5kJ·mol-1+116.5kJ·mol-1=-43kJ·mol-1，故答案為：2NH3（g）+CO2（g）（l）+H2O（g） △H=-43kJ·mol-1；

②根據(jù)反應(yīng)ⅰ和反應(yīng)ⅱ分析，提高氨碳比[，有利于反應(yīng)ⅰ、ⅱ正向移動(dòng)，從而提高尿素產(chǎn)率，故答案為：有利于反應(yīng)ⅰ、ⅱ正向移動(dòng)，從而提高尿素產(chǎn)率；

（2）①如圖所示，10min時(shí)，n(CO2)=0.24mol，則，故答案為：；

②根據(jù)圖示知，反應(yīng)ii反應(yīng)慢，則合成尿素總反應(yīng)進(jìn)行到55min時(shí)到達(dá)平衡，故答案為：55；

③合成尿素總反應(yīng)的平衡常數(shù)為，故答案為：；

（3）①電極B上生成氫氣，H元素化合價(jià)減低，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以B電極為陰極，故答案為：陰；

②A電極上CO(NH2)2轉(zhuǎn)換生成N2，N化合價(jià)升高，失去電子，作為陽極，電極反應(yīng)為：

CO(NH2)2-6e-+H2O=3H2↑+N2↑+6H+，故答案為：CO(NH2)2-6e-+H2O=3H2↑+N2↑+6H+。