题目内容

13．尿素是蛋白质代谢的产物，也是重要的化学肥料．工业合成尿素反应如下：2NH3（g）+CO2（g）═CO（NH2）2（s）+H2O（g）
（1）在一个真空恒容密闭容器中充入CO2和NH3发生上述反应合成尿素，恒定温度下混合气体中的氨气含量如图所示．A点的正反应速率v正（CO2）＞B点的逆反应速率v逆（CO2）（填“＞”、“＜”或“=”）；氨气的平衡转化率为75%．
（2）氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物．将体积比为2：1的NH3和CO2混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中，在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡：
2NH3（g）+CO2（g）═NH2COONH4（s） 关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是C
A．分离出少量的氨基甲酸铵，反应物的转化率将增大
B．平衡时降低体系温度，CO2的体积分数下降
C．NH3的转化率始终等于CO2的转化率
D．加入有效的催化剂能够提高氨基甲酸铵的产率．

分析 （1）图象分析氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明B点反应达到平衡状态，A点氨气体积百分含量大于B的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，A点的正反应速率大于B点的正反应速率；依据氨气的体积分数结合平衡三段式列式计算平衡转化率；
（2）A．因为氨基甲酸铵为固体，分离出少量的氨基甲酸铵，平衡不移动；
B．氨基甲酸铵为固体，所以NH3和CO2始终为2：1；
C．因为体积比为2：1的NH3和CO2混合气体充入反应，NH3和CO2又按照2：1的消耗，所以NH3的转化率始终等于CO2的转化率；
D．催化剂只改变速率，不改变平衡移动，由此进行判断．

解答 解：（1）氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明B点反应达到平衡状态，A点氨气体积百分含量大于B的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，A点的正反应速率大于B点的正反应速率，故v正（CO2）＞v逆（CO2）；
设氨气为50mol，二氧化碳为50mol，氨气消耗的物质的量x，开始氨气体积分数为50%，则
             2NH3（g）+CO2（g）?CO（NH2）2（s）+H2O（g）
起始量（mol） 50       50        0               0
变化量（mol） x     0.5x        0.5x             0.5x
平衡量（mol） 50-x   50-0.5x    0.5x             0.5x
平衡时氨气的体积分数为20%，故$\frac{50-x}{50-0.5x+50-x+0.5x}$=20%；解得x=37.5mol，
故氨气的平衡转化率=$\frac{37.5mol}{50mol}$=75%，
故答案为：＞；75%；
（2）A．因为氨基甲酸铵为固体，分离出少量的氨基甲酸铵，平衡不移动，所以反应物的转化率不变，故A错误；
B．平衡时降低体系温度，平衡向放热方向即正反应方向移动，又氨基甲酸铵为固体，所以NH3和CO2始终为2：1，则CO2的体积分数不变，故B错误；
C．因为体积比为2：1的NH3和CO2混合气体充入反应，NH3和CO2又按照2：1的消耗，所以NH3的转化率始终等于CO2的转化率，故C正确；
D．催化剂只改变速率，不改变平衡移动，所以加入有效的催化剂不能够提高氨基甲酸铵的产率，故D错误；
故选：C．

点评 本题考查化学反应速率及转化率的相关计算、化学平衡的移动原理等知识，难度中等．

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