题目

尿素又称碳酰胺，是一种氮肥，工业上利用CO2和NH3在一定条件下合成尿素。 （1）工业上利用二氧化碳和氨气合成尿素，其反应分为如下两步:   若按如图物质的状态，反应i生成1mol氨基甲酸铵放出能量为272 kJ，而1mol氨基甲酸铵分解需吸收138 kJ的能量。 ①写出CO2（g）与NH3（l）合成尿素的热化学方程式为           。 ②总反应的平衡常数表达式K=              。 （2）某小组模拟工业合成尿素的反应。在恒温恒容条件，反应物总物质的量恒定为3mol，以不同的氨碳比充入体系进行反应，测得平衡体系中各组分的变化如图1。图2为n(NH3)/n(CO2)=4时，测得各组分物质的量的变化。 图1                               图2 ①观察图2判断合成尿素总反应的快慢由反应       （填“ⅰ”或“ⅱ”）决定。 ②若起始温度相同，反应改为在绝热(与外界没有热量交换)容器中进行，平衡常数Ki将________(填增大、减少、不变)。 ③若图1中a、b线分别表示反应物转化率的变化，c线表示平衡体系中尿素物质的量分数的变化，则图中表示NH3转化率的曲线是     （填a或b）线；M点对应的y值=        。 ④若其他条件不变，下列措施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）CO2是合成尿素的原料。 ①华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如图所示，电解质为熔融碳酸钠。电解反应在温度小于900℃时碳酸钙先分解为CaO和CO2，则阳极的电极反应式为                   。②25℃，右图是CO2水溶液中含碳元素成分微粒的含量随pH变化曲线。求该温度 下碳酸二级电离常数K2=            。 答案：【答案】 （1）①2NH3（g）+CO（g）CO(NH2)2（s）+H2O（l）  ΔH= -134 kJ/mol ②([NH3]·[CO]) -1 （2）①ⅱ   ②减小    ③ b  ；  36.4      ④B （3）① 2CO32--4e-=2CO2↑+O2↑ ②1×10-10.2 【解析】 （1）①题目所给的反应流程中物质状态和数据，可知2mol氨气与1molCO完全反应生成最后产物放出能量为（272-138）kJ。写出热化学方程式为2NH3（g）+CO（g）CO(NH2)2（s）+H2O（l）  ΔH= -134 kJ/mol。 ②因为生成物为纯液体和纯固体，所以K=([NH3]·[CO]) -1。 （2）①分析图2可知在10几分钟时NH3和CO2浓度不再变化，其他物质还在变化，说明反应ii更慢，所以决定总反应的速率。 ②因为反应为放热反应，起始温度相同，在绝热容器中进行，反应体系温度上升，平衡逆移，K减小。 ③因为NH3和CO2物质的量总和不变，增加一种反应物的量可以提高其他反应物转化率，由此可知随着n(NH3)/n(CO2)增大，NH3转化率减小，图中b为NH3转化率。由图上可知NH3转化率为80%，计算可知，平衡时NH3、CO2、CO(NH2)2、H2O物质的量分别为0.2mol、0.4mol、0.8mol、0.8mol，则CO(NH2)2的物质的量分数为0.8mol/2.2mol=36.4%。      ④从平衡移动和影响反应速率因素思考，A恒容时通入氦气不影响速率和平衡；B缩小体积可以加快速率促使平衡向右移动；C加入催化剂只影响平衡； D除去体系中的水蒸气减小反应速率，但平衡向右移动。所以选B。 （3）①由图分析可知高温下CaCO3分解生成CaO、CO2，CO2参与阴极反应生成C，熔融的碳酸钠电解质电离出的CO32-离子在阴极上得电子产生O2，电极反应式为2CO32--4e-=2CO2↑+O2↑。 ②碳酸的Ka2=[CO32-][H+]/[HCO3-]，当[CO32-]=[HCO3-]时，Ka2=[H+]，由图上曲线可知交点b为[CO32-]=[HCO3-]可用于求Ka2。

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