Question

【題目】尿素是一種重要的氮肥，它的合成主要發生以下2步反應：

反應1：2NH3(g)+CO2(g) NH4COONH2(1) △H1=a kJ·mol-1

反應2：NH4COONH2(1)=====NH2CONH2(1)+H2O(1) △H2=b kJ·mol-1

回答下列問題：

(1)寫出合成尿素的熱化學方程式：_____________________(用含a、b的代數式表示)。寫出一種可以提高NH3平衡轉化率的措施：_______________________________。

(2)95℃時，在2L恒容密閉容器中加入3mol氨氣和1molCO2使之充分反應合成尿素，達到平衡時，CO2的轉化率為60％，則此溫度下合成尿素的平衡常數是________________(保留2位小數)。

(3)下表為反應1和反應2在不同溫度下達到平衡時所測得的平衡常數(K)的數據。

①從上表數據可推出b_____(填“>”或“<”)0，理由是______________________。

②升高溫度，反應1的反應速率將_________(填“增大”或“減小”)。

③下圖是合成尿素時溫度對二氧化碳轉化率的影響曲線。從圖中可知A、B、C三點對應的溫度下該反應的平衡常數大小關系是_________________(用KA、KB、KC表示)。

Answer 1

【答案】2NH3(g)＋CO2(g)H2NCONH2(l)＋H2O(l) △H=(a＋b)kJ·mol－1 增大CO2的通入量或適當增大體系壓強 6.17 > 升高溫度，平衡常數變大，平衡正向移動，說明正反應是吸熱反應 增大 KA>KB>KC

【解析】

（1）反應1＋反應2得出2NH3(g)＋CO2(g)H2NCONH2(l)＋H2O(l) △H=△H1＋△H2=(a＋b)kJ·mol－1；要提高NH3的平衡轉化率，應使平衡向正反應方向進行，可能的措施不：增大CO2的通入量或適當增大體系壓強等；

（2）2NH3(g)＋CO2(g)H2NCONH2(l)＋H2O(l)

起始： 3 1

變化： 1.2 0.6

平衡： 1.8 0.4 達到平衡時，c(CO2)=0.2mol·L－1，c(NH3)=0.9mol·L－1，根據平衡常數的表達式K=1/[c2(NH3)·c(CO2)]≈6.17；

（3）①根據反應2，升高溫度，化學平衡常數增大，說明升高溫度平衡向正反應方向進行，根據勒夏特里原理，△H>0，即b>0；

②升高溫度，化學反應速率增大；

③B點以后，升高溫度，CO2的轉化率降低，說明平衡向逆反應方向進行，正反應方向為放熱反應，化學平衡常數只受溫度的影響，該反應中升高溫度，化學平衡常數降低，即KA>KB>KC；