Question

【題目】尿素[CO(NH2)2]作為一種中性肥料，適用于各種土壤和植物。它易保存，使用方便，對土壤的破壞作用小，是目前使用量較大的一種高效化肥，同時也是一種化工 原料。

(1)以尿素為原料在一定條件下發生反應：CO(NH2)2(s) + H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)，△H = +133.6 kJ·mol－1 。在一定條件下可將氮的氧化物還原為氮氣(能量示意圖如下)，結合相關信息寫出尿素還原 NO(g)的熱化學方程式是____。

(2)恒溫恒容密閉容器中，下列可以證明工業合成氨氣反應達到平衡的標志是_______（填序號）。

A．N2、H2 和 NH3 的濃度相等

B．1 mol 氮氮三鍵斷裂同時 6mol N-H鍵斷裂

C．混合氣體的密度保持不變

D．混合氣體的平均相對分子質量不再改變

(3)工業上生產尿素的化學方程式：2NH3(g)+CO2(g)CO( NH2)2( s)+H2O(1)。

①在一定溫度和壓強下，設原料氣體中的氨炭比：n(NH3)/n(CO2) = x。下圖是氨炭比(x)與 CO2平衡轉化率[α(CO2)]的關系。α(CO2)隨x的增大而增大的原因是：___________________________________。

②圖中A點處，NH3的平衡轉化率為____________。

③在T℃，體積為10L的密閉容器中，通入6 mol NH3和3 mol CO2，反應經5 min達到平衡時n(NH3) =2mol，反應開始到平衡反應速率v(CO2)= ___________________。平衡常數 K=___________________(填計算結果)。

Answer 1

【答案】2CO(NH2)2(s)＋6NO(g)=5N2(g)＋2CO2(g)＋4H2O(l) H=-1804.7kJ/mol BD 當其它條件不變時，c(NH3)增大，平衡向右移動，α(CO2)增大 32% 0.04mol·L-1·min-1 250

【解析】

（1）由圖像可知：4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(l) H=-2071.9 kJ/mol，尿素還原 NO的化學方程式為：2CO(NH2)2＋6NO=5N2＋2CO2＋4H2O，

設反應①：CO(NH2)2(s) + H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)，△H = +133.6 kJ/mol，

反應②：4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(l) H=-2071.9 kJ/mol，

由蓋斯定律可知，①×2+②可得：2CO(NH2)2(s)＋6NO(g)=5N2(g)＋2CO2(g)＋4H2O(l) H=-1804.7kJ/mol，

故答案為：2CO(NH2)2(s)＋6NO(g)=5N2(g)＋2CO2(g)＋4H2O(l) H=-1804.7kJ/mol；

（2）A、N2、H2 和 NH3 的平衡濃度與其起始濃度以及轉化率有關，平衡時三者濃度不一定相等，故不能說明反應是否達到平衡，A項不符合題意；

B、根據化學反應方程式相關物質系數可知，當反應發生時，1mol氮氮三鍵斷裂的同時會有6molN-H鍵形成，若同時有6molN-H鍵形成時，可說明反應達到平衡狀態，B項符合題意；

C、該反應中所有物質均為氣體，故氣體總質量始終不變，該反應是在恒容容器中發生的反應，即反應過程中氣體體積不變，故氣體密度始終不變，故不能說明反應達到平衡狀態，C項不符合題意；

D、混合氣體的質量不變，其反應為氣體非等體積反應，故反應的同時，氣體總物質的量會發生變化，混合氣體的平均相對分子質量也會發生變化，當氣體平均相對分子質量不變時，可說明反應達到了平衡狀態，D項符合題意；

故答案為：BD；

（3）① x增大可理解為當其它條件不變時，c(NH3)增大，c(NH3)增大的情況下，平衡向右移動，故α(CO2)增大，

故答案為：當其它條件不變時，c(NH3)增大，平衡向右移動，α(CO2)增大；

②設起始c(CO2)=1mol/L，則A點對應NH3的起始濃度為4mol/L，由圖像可知，c(CO2)轉=0.64mol/L，故c(NH3)轉=2×0.64mol/L=1.28mol/L，NH3的平衡轉化率為×100%=32%，

故答案為：32%；

③

反應開始到平衡反應速率v(CO2)=== 0.04mol·L-1·min-1；平衡常數K===250，

故答案為：當其它條件不變時，c(NH3)增大，平衡向右移動，α(CO2)增大；32%；250。