Question

【題目】合理應用和處理元素化合物，在生產生活中有重要意義。尿素[CO(NH2)2]是一種高效化肥，也是一種化工原料。

（1）以尿素為原料在一定條件下發生反應：CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g) △H=＋133.6 kJ·mol-1。該反應的化學平衡常數的表達式K=_________。

關于該反應的下列說法正確的是________（填字母序號）。

A．從反應開始到平衡時容器中混合氣體的平均相對分子質量保持不變

B．在平衡體系中增加水的用量可使該反應的平衡常數增大

C．當容器中NH3的體積分數不再改變時，反應處于平衡狀態

（2）尿素在一定條件下可將氮的氧化物還原為氮氣。

根據圖像，結合（1）中信息，尿素還原NO(g)的熱化學方程式是_____________________________________。

（3）密閉容器中以等物質的量的NH3和CO2為原料，在120℃、催化劑作用下反應生成尿素：CO2(g)+NH3(g)CO(NH2)2（s）+H2O(g)，混合氣體中NH3 的物質的量百分含量[φ(NH3）%］隨時間變化關系如圖所示。則a點的正反應速率V正(CO2)_________b點的逆反應速率V逆(CO2)(填“>”、“=”或“<”）；氨氣的平衡轉化率是___________。

Answer 1

【答案】 c2(NH3)·c(CO2) A 2CO(NH2)2(s)+6NO(g)=5N2(g)+2CO2(g)+4H2O(l) △H=-1804.7kJ/mol > 0.75

【解析】（1）化學平衡常數是指：一定溫度下，可逆反應到達平衡時，生成物的濃度系數次冪之積與反應物的濃度系數次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學平衡常數中寫出，因此反應CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)的平衡常數K= c2(NH3)·c(CO2)；A．混合氣體中只有氨氣、二氧化碳，二者物質的量之比為定值2：1，平均相對分子質量不變，A正確；B．平衡常數只受溫度影響，溫度不變，平衡常數不變，增加水的用量不影響平衡常數，B錯誤；C．混合氣體中只有氨氣、二氧化碳，二者物質的量之比為定值2：1，氨氣的體積分數始終不變，C錯誤，答案選A；（2）尿素在一定條件下可將氮的氧化物還原為氮氣，反應方程式為：2CO(NH2)2(s)+6NO(g)=5N2(g)+2CO2(g)+4H2O(l)，已知：①CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)△H=+133.6kJ/mol，由圖可得熱化學方程式：②4NH3（g）+6 NO（g）=5 N2（g）+6H2O（l）△H=-2071.9 kJ/mol，根據蓋斯定律，①×2+②可得：2CO(NH2)2(s)+6NO(g)=5N2(g)+2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1804.7kJ/mol；（3）氨氣的體積分數從50%變化為20%后體積分數保持不變，說明b點反應達到平衡狀態，a點氨氣體積百分含量大于b的氨氣體積百分含量，說明反應正向進行達到平衡狀態，a點的正反應速率大于b點的正反應速率，故v正（CO2）＞v逆（CO2）；設NH3和CO2的起始物質的量為1mol，平衡時氨氣轉化率為x，則根據方程式可知

CO2（g）+2NH3（g）CO （NH2）2 （s）+H2O（g）

起始量（mol）：1 1 0

變化量（mol）：0.5x x 0.5x

平衡量（mol）：1-0.5x 1-x 0.5x

氨氣的體積分數=(1x)/(2x)=20%，解得x=75%，所以氨氣的轉化率是75%。