Question

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如下：
2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂ （l）△H=-103.7kJ?mol^-1
试回答下列问题：
（1）下列措施中有利于提高尿素的产率的是

 

．
A．采用高温    B．采用高压    C．寻找更高效的催化剂
（2）合成尿素的反应在进行时分为如下两步：
第一步：2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（氨基甲酸铵）（l）△H₁
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H₂
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如下图Ⅰ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，总反应进行到

 

时到达平衡．
②反应进行到10 min时测得CO₂的物质的量如图所示，则用CO₂表示的第一步反应的速率v（CO₂）=

 

．
③第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图Ⅱ所示，则△H2

0（填“＞”“＜”或“=”）

Answer 1

分析：（1）2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H=-103.7kJ?mol^-1 ，反应是放热反应，反应前后气体体积减小；有利于提高尿素的生成速率需要依据影响化学反应速率的因素进行分析；
（2）①已知总反应的快慢由慢的一步决定，结合图象变化趋势，图象表达反应的判断，反应快慢可以依据第一步和第二步反应的曲线斜率比较大小；当氨基甲酸铵、尿素物质的量不再变化时，反应达到平衡；
②根据图象中二氧化碳在10 min时测得CO₂的物质的量计算出用CO₂表示的第一步反应的速率v（CO₂）；
③依据化学平衡常数的表达意义和计算分析判断平衡移动方向．

解答：解：（1）A．采用高温，反应是放热反应，平衡向着逆向进行，尿素的产率降低，故A错误；
B．反应由气体参加，反应前后气体体积减小，采用高压，增大压强，反应正向进行，尿素的产率增大，故B正确；
C．寻找更高效的催化剂，催化剂可以加快反应速率，但不改变平衡，尿素的产率不变，故C错误；
故选B；
（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，则合成尿素总反应的快慢由第二步决定，由图象变化可知当进行到55分钟时，反应达到平衡，
故答案为：2；55min；
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-0.26mol

0.5L

=1.48mol/L，则用CO₂表示的第一步反应的速率v（CO₂）=

1.48mol/L

10min

=0.148 mol/（L?min），
故答案为：0.148 mol/（L?min）；
③第二步反应的平衡常数K随温度的升高增大，说明反应是吸热反应，△H₂＞0，
故答案为：＞．

点评：本题考查了化学平衡的影响因素分析、化学反应速率计算等知识，题目难度中等，注意明确影响化学平衡的因素及化学反应速率的计算方法，试题能够提高学生的分析、理解能力及计算能力．