题目内容
尿素的生产通常是在高温高压的条件下，经历两步反应实现：
已知甲铵生成反应一般情况下几乎能够完全进行．请回答下列问题：
（1）甲铵脱水反应随着温度的升高，该反应平衡常数 （填“增大”、“减小”或“不变”）．尿素合成的总反应速率取决于甲铵 （填“生成”或“脱水”）反应（提示：多步反应的总速率取决于慢反应）．
（2）2NH3（1）+CO2（1）?（NH2）2CO（1）+H2O（1）△H= kJ?mol-1．对于液相反应常用某组分B达到平衡时的物质的量分数x（B）表示平衡常数（记作Kx），则该反应的平衡常数表达式Kx= ．
（3）尿素合成过程中通过控制温度、NH3和CO2的物质的量比（氨碳比a）、生成物H2O和反应物CO2的物质的量比（水碳比）等因素来提高CO2的转化率．
①如图1是在其他因素一定，不同氨碳比条件下CO2平衡转化率与温度的关系图．下列说法正确的是
A．CO2平衡转化率随着温度的升高而增大
B．工业生产尿素常采取通入大量的氨气来提高CO2平衡转化率．
C．图中CO2平衡转化率先增大，是因为此温度范围对甲铵脱水反应影响较大；后减小，是因为过高的温度促使甲铵生成反应向逆向移动．
D．过高的水碳比不利于尿素的合成，应不断将生成的水脱离反应体系．
②如图2是在氨碳比均为4，190℃和220℃时的水碳比对CO2平衡转化率的影响．在图2中画出此氨碳比下180℃的变化趋势示意图．
| 化学方程式 | 焓变 △H/kJ?mol-1 |
活化能E/kJ?mol-1 | |
| 甲铵生成 | 2NH3（1）+CO2（1）?NH4COONH2（1） | -100.5 | 101.2 |
| 甲铵脱水 | NH4COONH2（1）?（NH2）2CO（1）+H2O（1） | +27.6 | 189.1 |
（1）甲铵脱水反应随着温度的升高，该反应平衡常数
（2）2NH3（1）+CO2（1）?（NH2）2CO（1）+H2O（1）△H=
（3）尿素合成过程中通过控制温度、NH3和CO2的物质的量比（氨碳比a）、生成物H2O和反应物CO2的物质的量比（水碳比）等因素来提高CO2的转化率．
①如图1是在其他因素一定，不同氨碳比条件下CO2平衡转化率与温度的关系图．下列说法正确的是
A．CO2平衡转化率随着温度的升高而增大
B．工业生产尿素常采取通入大量的氨气来提高CO2平衡转化率．
C．图中CO2平衡转化率先增大，是因为此温度范围对甲铵脱水反应影响较大；后减小，是因为过高的温度促使甲铵生成反应向逆向移动．
D．过高的水碳比不利于尿素的合成，应不断将生成的水脱离反应体系．
②如图2是在氨碳比均为4，190℃和220℃时的水碳比对CO2平衡转化率的影响．在图2中画出此氨碳比下180℃的变化趋势示意图．
考点：化学平衡的影响因素,转化率随温度、压强的变化曲线,化学平衡的计算
专题：化学平衡专题
分析：（1）甲铵脱水反应正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，平衡常数增大；
甲铵脱水反应活化能较高，反应速率较慢；
（2）根据盖斯定律计算反应热；该平衡常数为平衡时生成物物质的量分数系数次幂之积与反应物物质的量分数系数次幂之积的比值；
（3）①A．根据图象中二氧化碳转化率随温度升高变化情况进行分析；
B．增大氨气浓度，N元素利用率降低；
C．根据温度对甲铵脱水反应与甲铵生成反应的影响分析解答；
D．减少生成物的浓度有利于平衡向正反应方向移动；
②水碳比一定时，温度越高CO2平衡转化率越大，温度一定时，水碳比越大，CO2平衡转化率越小，故此氨碳比下180℃的变化趋势曲线应介于190℃和220℃之间．
甲铵脱水反应活化能较高，反应速率较慢；
（2）根据盖斯定律计算反应热；该平衡常数为平衡时生成物物质的量分数系数次幂之积与反应物物质的量分数系数次幂之积的比值；
（3）①A．根据图象中二氧化碳转化率随温度升高变化情况进行分析；
B．增大氨气浓度，N元素利用率降低；
C．根据温度对甲铵脱水反应与甲铵生成反应的影响分析解答；
D．减少生成物的浓度有利于平衡向正反应方向移动；
②水碳比一定时，温度越高CO2平衡转化率越大，温度一定时，水碳比越大，CO2平衡转化率越小，故此氨碳比下180℃的变化趋势曲线应介于190℃和220℃之间．
解答：
解：（1）甲铵脱水反应正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，平衡常数增大；甲铵脱水反应活化能较高，反应速率较慢，尿素合成的总反应速率取决于甲铵脱水反应，
故答案为：增大；脱水；
（2）已知：①2NH3（1）+CO2（1）?NH4COONH2（1）△H=-100.5kJ/mol，
②NH4COONH2（1）?（NH2）2CO（1）+H2O（1）△H=+27.6kJ/mol，
根据盖斯定律，①+②得2NH3（1）+CO2（1）?（NH2）2CO（1）+H2O（1）故△H=（-100.5kJ/mol）+27.6kJ/mol=-72.9kJ/mol，
用某组分B达到平衡时的物质的量分数x（B）表示平衡常数（记作Kx），则该反应平衡常数=
，
故答案为：-72.9；
；
（3）①A．由图可知，其它条件一定时，升高温度，二氧化碳的平衡转化率向增大，后减小，故A错误；
B．增大氨气浓度，氨气的转化率减小，降低N的利用率，故B错误；
C．甲铵脱水反应是吸热反应，升高温度有利于向正反应方向进行，甲铵生成反应正反应是放热反应，升高温度不利于向正反应方向进行，故次温度范围对甲铵脱水反应影响较大，二氧化碳转化率先增大，过高的温度促使甲铵生成反应向逆向移动，二氧化碳转化率又减小，故C正确；
D．不断将生成的水脱离反应体系，使体现中水的浓度降低，有利于甲铵脱水反应进行，提高二氧化碳的转化率，故D正确，
故答案为：CD；
②水碳比一定时，温度越高CO2平衡转化率越大，温度一定时，水碳比越大，CO2平衡转化率越小，故此氨碳比下180℃的变化趋势曲线应介于190℃和220℃之间，故此氨碳比下180℃的变化趋势示意图为：
，故答案为：．
故答案为：增大；脱水；
（2）已知：①2NH3（1）+CO2（1）?NH4COONH2（1）△H=-100.5kJ/mol，
②NH4COONH2（1）?（NH2）2CO（1）+H2O（1）△H=+27.6kJ/mol，
根据盖斯定律，①+②得2NH3（1）+CO2（1）?（NH2）2CO（1）+H2O（1）故△H=（-100.5kJ/mol）+27.6kJ/mol=-72.9kJ/mol，
用某组分B达到平衡时的物质的量分数x（B）表示平衡常数（记作Kx），则该反应平衡常数=
| x[(NH2)2CO]?x(H2O) |
| x2(NH3)?x(CO2) |
故答案为：-72.9；
| x[(NH2)2CO]?x(H2O) |
| x2(NH3)?x(CO2) |
（3）①A．由图可知，其它条件一定时，升高温度，二氧化碳的平衡转化率向增大，后减小，故A错误；
B．增大氨气浓度，氨气的转化率减小，降低N的利用率，故B错误；
C．甲铵脱水反应是吸热反应，升高温度有利于向正反应方向进行，甲铵生成反应正反应是放热反应，升高温度不利于向正反应方向进行，故次温度范围对甲铵脱水反应影响较大，二氧化碳转化率先增大，过高的温度促使甲铵生成反应向逆向移动，二氧化碳转化率又减小，故C正确；
D．不断将生成的水脱离反应体系，使体现中水的浓度降低，有利于甲铵脱水反应进行，提高二氧化碳的转化率，故D正确，
故答案为：CD；
②水碳比一定时，温度越高CO2平衡转化率越大，温度一定时，水碳比越大，CO2平衡转化率越小，故此氨碳比下180℃的变化趋势曲线应介于190℃和220℃之间，故此氨碳比下180℃的变化趋势示意图为：
，故答案为：．
点评：本题考查反应热计算、平衡常数、化学平衡图象、化学工业条件控制等，侧重考查化学平衡移动在化学工业生成的应用，是对知识的综合应用，难度中等．
练习册系列答案
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