Question

【題目】尿素[CO(NH2)2]是首個由無機物人工合成的有機物。工業(yè)上合成尿素的反應(yīng)如下：2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(l)+H2O(l) △H<0。回答下列問題：

（1）已知工業(yè)上合成尿素分兩步進行，相關(guān)反應(yīng)如下：

反應(yīng)Ⅰ：2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s) △H1<0

反應(yīng)Ⅱ：NH2COONH4(s) CO(NH2)2(l)+H2O(l) △H2>0

①△H=________________（用△H1、△H2表示）

②下列示意圖中[a表示2NH3(g)+CO2(g)，b表示NH2COONH4(s)，c表示CO(NH2)2(l)+H2O(l)]，能正確表示尿素合成過程中能量變化曲線是（填編號）______。

（2）某實驗小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件，在恒定溫度下，將氨氣和二氧化碳按2:1的物質(zhì)的量之比充入一體積為10L的密閉容器中（假設(shè)容器體積不變，生成物的體積忽略不計），經(jīng)20min達到平衡，各物質(zhì)濃度的變化曲線如下圖所示。

①可以判斷該化合反應(yīng)已經(jīng)達到化學(xué)平衡的是_________。（填編號）

A． B．密閉容器中總壓強不變

C．密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變 D．密閉容器中混合氣體的密度不變

②在上述條件下，從反應(yīng)開始至20min時，二氧化碳的平均反應(yīng)速率為____________。

③該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=____________。

（3）人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如下圖所示。

陽極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為_____________________、____________________。

Answer 1

【答案】△H1 +△H2 C BD 0.01 mol·L-1·min-1 2Cl--2e-=Cl2↑ CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl

【解析】

（1）①由蓋斯定律計算可得；

②由反應(yīng)Ⅰ和合成尿素的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ是吸熱反應(yīng)判斷可得；

（2）①由化學(xué)反應(yīng)達到平衡時，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，各物質(zhì)的濃度保持不變判斷；

②由化學(xué)反應(yīng)速率公式計算可得；

③生成物濃度的冪之積與反應(yīng)物濃度的冪之積之比為平衡常數(shù)，該反應(yīng)的生成物都是液態(tài)；

（3）由圖可知，陽極室中，氯離子在陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，反應(yīng)生成的氯氣與尿素溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化氫、氮氣和二氧化碳。

（1）①由蓋斯定律可知，反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅱ得合成尿素的反應(yīng)，則△H=△H1 +△H2，故答案為：△H1 +△H2；

②反應(yīng)Ⅰ是放熱反應(yīng)，總能量a>b，反應(yīng)Ⅱ是吸熱反應(yīng)，總能量c>b，合成尿素的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，總能量a>c，則符合的圖像是C，故答案為：C；

（2）①A、不能代表正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，不能判斷該化合反應(yīng)已經(jīng)達到化學(xué)平衡，故錯誤；

B、該反應(yīng)是一個氣體體積減小的反應(yīng)，密閉容器中總壓強不變，說明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，該化合反應(yīng)已經(jīng)達到化學(xué)平衡，故正確；

C、該反應(yīng)的生成物都是液態(tài)，混合氣體為氨氣和二氧化碳的混合氣體，混合氣體中氨氣的體積分?jǐn)?shù)始終不變，不能判斷該化合反應(yīng)已經(jīng)達到化學(xué)平衡，故錯誤；

D、該反應(yīng)的生成物都是液態(tài)，反應(yīng)中氣體質(zhì)量減小，密閉容器中混合氣體的密度減小，則閉容器中混合氣體的密度不變，說明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，該化合反應(yīng)已經(jīng)達到化學(xué)平衡，故正確；

故答案為：BD；

②在上述條件下，從反應(yīng)開始至20min時，二氧化碳的濃度變化量為（0.3—0.1）mol/L=0.02mol/L，則二氧化碳的平均反應(yīng)速率為=0.01 mol·L-1·min-1，故答案為：0.01 mol·L-1·min-1；

③生成物濃度的冪之積與反應(yīng)物濃度的冪之積之比為平衡常數(shù)，該反應(yīng)的生成物都是液態(tài)，則K=，故答案為：；

（3）由圖可知，陽極室中，氯離子在陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，反應(yīng)生成的氯氣與尿素溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化氫、氮氣和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl，故答案為：CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl。