Question

【题目】尿素[CO(NH2)2]作为一种中性肥料，适用于各种土壤和植物。它易保存，使用方便，对土壤的破坏作用小，是目前使用量较大的一种高效化肥，同时也是一种化工 原料。

(1)以尿素为原料在一定条件下发生反应：CO(NH2)2(s) + H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)，△H = +133.6 kJ·mol－1 。在一定条件下可将氮的氧化物还原为氮气(能量示意图如下)，结合相关信息写出尿素还原 NO(g)的热化学方程式是____。

(2)恒温恒容密闭容器中，下列可以证明工业合成氨气反应达到平衡的标志是_______（填序号）。

A．N2、H2 和 NH3 的浓度相等

B．1 mol 氮氮三键断裂同时 6mol N-H键断裂

C．混合气体的密度保持不变

D．混合气体的平均相对分子质量不再改变

(3)工业上生产尿素的化学方程式：2NH3(g)+CO2(g)CO( NH2)2( s)+H2O(1)。

①在一定温度和压强下，设原料气体中的氨炭比：n(NH3)/n(CO2) = x。下图是氨炭比(x)与 CO2平衡转化率[α(CO2)]的关系。α(CO2)随x的增大而增大的原因是：___________________________________。

②图中A点处，NH3的平衡转化率为____________。

③在T℃，体积为10L的密闭容器中，通入6 mol NH3和3 mol CO2，反应经5 min达到平衡时n(NH3) =2mol，反应开始到平衡反应速率v(CO2)= ___________________。平衡常数 K=___________________(填计算结果)。

Answer 1

【答案】2CO(NH2)2(s)＋6NO(g)=5N2(g)＋2CO2(g)＋4H2O(l) H=-1804.7kJ/mol BD 当其它条件不变时，c(NH3)增大，平衡向右移动，α(CO2)增大 32% 0.04mol·L-1·min-1 250

【解析】

（1）由图像可知：4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(l) H=-2071.9 kJ/mol，尿素还原 NO的化学方程式为：2CO(NH2)2＋6NO=5N2＋2CO2＋4H2O，

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

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

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

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

（2）A、N2、H2 和 NH3 的平衡浓度与其起始浓度以及转化率有关，平衡时三者浓度不一定相等，故不能说明反应是否达到平衡，A项不符合题意；

B、根据化学反应方程式相关物质系数可知，当反应发生时，1mol氮氮三键断裂的同时会有6molN-H键形成，若同时有6molN-H键形成时，可说明反应达到平衡状态，B项符合题意；

C、该反应中所有物质均为气体，故气体总质量始终不变，该反应是在恒容容器中发生的反应，即反应过程中气体体积不变，故气体密度始终不变，故不能说明反应达到平衡状态，C项不符合题意；

D、混合气体的质量不变，其反应为气体非等体积反应，故反应的同时，气体总物质的量会发生变化，混合气体的平均相对分子质量也会发生变化，当气体平均相对分子质量不变时，可说明反应达到了平衡状态，D项符合题意；

故答案为：BD；

（3）① x增大可理解为当其它条件不变时，c(NH3)增大，c(NH3)增大的情况下，平衡向右移动，故α(CO2)增大，

故答案为：当其它条件不变时，c(NH3)增大，平衡向右移动，α(CO2)增大；

②设起始c(CO2)=1mol/L，则A点对应NH3的起始浓度为4mol/L，由图像可知，c(CO2)转=0.64mol/L，故c(NH3)转=2×0.64mol/L=1.28mol/L，NH3的平衡转化率为×100%=32%，

故答案为：32%；

③

反应开始到平衡反应速率v(CO2)=== 0.04mol·L-1·min-1；平衡常数K===250，

故答案为：当其它条件不变时，c(NH3)增大，平衡向右移动，α(CO2)增大；32%；250。