尿素[CO（NH2）2]是首个由无机物人工合成的有机物．（1）工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应

2021-05-14 10:18:53 分类：养花问答来源: 日夏养花网作者: 网络整理阅读：117

尿素（H2NCONH2）是一种非常重要的高氮化肥，工业上合成尿素的反应分为如下两步：第一步：2NH3（l）+CO2

尿素（H₂NCONH₂）是一种非常重要的高氮化肥，工业上合成尿素的反应分为如下两步：
第一步：2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（氨基甲酸铵）（l）△H₁=-330.0kJ?mol^-1
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（尿素）（l）△H₂=+226.3kJ?mol^-1
（1）写出工业合成尿素的热化学方程式：______
（2）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5L密闭容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如图所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第______步反应决定．
②反应进行到10min时测得CO₂的物质的量为0.26mol，则用CO₂表示的第一步反应的速率v（CO₂）=______．
（3）有一工业投产前的小实验：在一定条件下，向某恒容密闭容器中加入一定量N₂和H₂的混合气体，达到平衡后，测得混合物中NH₃的体积分数为10%，则反应起始时的压强与平衡时的压强之比为______．

（1）已知①2NH3（l）+CO2（g）═H2NCOONH4（氨基甲酸铵）（l）△H1=-330.0kJ?mol-1
②H2NCOONH4（l）═H2O（l）+H2NCONH2（l）△H2=+226.3kJ?mol-1，
根据盖斯定律，①+②可得：2NH3（l）+CO2（g）═H2O（http://www.rixia.ccl）+H2NCONH2 （l），△H=-330.0kJ?mol-1+226.3kJ?mol-1=-103.7kJ?mol-1，
故答案为：2NH3（l）+CO2（g）?H2O（l）+H2NCONH2 （l）△H=-103.7 kJ?mol-1；
（2）①由图象可知在15分钟左右，氨气和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵后不再变化发生的是第一步反应，氨基甲酸铵先增大再减小最后达到平衡，发生的是第二部反应，从曲线斜率不难看出第二部反应速率慢，所以已知总反应的快慢由慢的一步决定，
故答案为：二；
②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量为0.26mol，二氧化碳的浓度变化为：c（CO2）=1mol?0.26mol0.5L=1.48mol/L，
则用CO2表示的第一步反应的速率v（CO2）=0.148mol/L10min=0.148 mol/（L?min），
故答案为：0.148 mol/（L?min）；
（3）设反应前加入a mol N2，b mol H2，达到平衡时消耗氮气的物质的量为xmol，
          N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
起始（mol） a      b         0
转化（mol） x      3x        2x
平衡（mol）  a-x  http://www.rixia.cc; b-3x      2x
则反应后气体总的物质的量为：（a-x）mol+（b-3x）mol+2xmol=（a+b-2x）mol，
达到平衡时氨气的体积分数为10%，则2xa+b?2x100%=10%，
解得：a+b=22x，
容器容积固定，则压强与物质的量成正比，
故起始时压强与平衡时压强之比为：a+ba+b?2x=22x22x?2x=11：10，
故答案为：11：10．

工业上用NH3和CO2合成尿素[CO（NH2）2]，已知下列物质在一定条件下均能与水反应生成H2和CO2，若从原料充

工业上用NH3和CO2合成尿素[CO（NH2）2]，已知下列物质在一定条件下均能与水反应生成H2和CO2，若从原料充分利用的角度应选择什么最好？日夏养花网

A．CO

B．石脑油（C5H12～C6H14）

C．CH4

D．焦炭

尿素[CO（NH2）2]是一种常用的化肥．工业上以CO2等物质为原料合成尿素，发生反应的化学方程式为：CO2+2NH

尿素[CO（NH₂）₂]是一种常用的化肥．工业上以CO₂等物质为原料合成尿素，发生反应的化学方程式为：CO₂+2NH₃=CO（NH₂）₂+X，其中X的化学式是（　　）

A．CO
B．H₂O
C．H₂
D．NO₂

由题意“CO2+2NH3=CO（NH2）2+X”，根据反应前后元素种类不变，原子个数不变，则：反应前有碳原子1个、氧原子2个、氮原子2个、氢原子6个；反应后除X外，碳原子1个、氮原子2个、氧原子1个、氢日夏养花网原子4个，因此X中有氧原子1个、氢原子2个，故X的化学式是H2O．
故选B．

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（N

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）△H＜0．回答下列问题：
（1）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）△H₁＜0
反应Ⅱ：NH₂COONH₄（s）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O （l）△H ₂＞0
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图（1）所示
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．缩小反应器的容积
B．升高温度
C．平衡体系中及时分离出少量CO（NH₂）₂&nbhttp://www.rixia.ccsp;
D使用合适的催化剂
③该反应的平衡常数表达式K=
1
c(NH3)?c(CO2)2
1
c(NH3)?c(CO2)2

若升高体系的温度，容器中NH₃的体积分数将______（填“增加”、“减小”、“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，请在图（2）中画出25～50min内氨气的浓度变化曲线．

（1）当反应物的能量高于生成物的能量时，反应是放热反应，当反应物的能量低于生成物的能量时，反应是吸热反应，据反应Ⅰ：2NH3（g）+CO2（g）?NH2COONH4（s）△H1＜0，
反应Ⅱ：NH2COONH4（s）?CO（NH2）2（I）+H2O（I）△H2＞0，可以知道2NH3（g）和CO2（g）的能量和高于NH2COONH4（s）的能量，NH2COONH4（s）的能量低于CO（NH2）2（I）+H2O（I）的能量，故C正确；
故答案为：C；
（2）①从反应开始至20min时，二氧化碳的平均反应速率=0.3mol/L?0.1mol/L20min=0.01mol/（L?min），故答案为：0.01mol/（L?min）；
②为提高尿素的产率，可以是化学平衡向着正反应方向进行，
A．缩小反应容器的容积，即增大压强，化学平衡正向移动，故A正确；
B．升高温度，化学平衡2NH3（g）+CO2（g）?NH2COONH4（s）△H1＜0逆向移动，故B错误；
C．CO（NH2）2为固体，改变其物质的量浓度不变，对平衡无响应，所以及时分离出CO（NH2）2不能增大产率，故C错误；
D．使用合适的催化剂，不会引起平衡的移动，故D错误
故选A；
③反应中只有NH3（g）和CO2为气体，其它均为固体或液态，则该反应的平衡常数表达式K=1c(NH3)?c(CO2)2，反应的产物是液态，只有反应物是气态，若升高体系的温度，容器中NH3的体积分数不会改变，
故答案为：1c(NH3)?c(CO2)2；不变；
④25min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，则建立的是等效平衡，氨气的平衡浓度保持不变，曲线如下：