Question

10．工业上由CO₂和NH₃合成尿素（2NH₃+CO₂═CO（NH₂）₂+H₂O ）．
（1）当$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$=2，CO₂的转化率随时间的变化关系如图1所示．则NH₃的平衡转化率为40%．
（2）用如图2所示装置电解尿素和KOH的混合液制取氢气时，a、b均为惰性电极，隔膜仅仅起阻止气体通过的作用，写出a电极的电极反应式CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+N₂↑+4H₂O．若电解过程中发生了6mol电子的转移，则消耗尿素60g，得到标准状况下的氢气67.2L．

Answer 1

分析 （1）二氧化碳的量计算参加反应的氨气的量，假设充入氨气、二氧化碳的物质的量分别是2mol、1mol，达到平衡时，反应的n（CO₂）=1mol×0.4=0.4mol，则反应的n（NH₃）=2n（CO₂）=0.8mol，再结合转化率公式计算；
（2）由阳极排出液中含有大量的碳酸盐成份，则尿素在阳极参与反应，N元素的化合价升高，以此来书写阳极电极反应；由图可知，阴极生成氢气以此来书写阴极电极反应，结合电子守恒计算消耗的尿素和生成的气体．

解答 解：（1）假设充入氨气、二氧化碳的物质的量分别是2mol、1mol，达到平衡时，反应的n（CO₂）=1mol×0.4=0.4mol，则反应的n（NH₃）=2n（CO₂）=0.8mol，氨气的转化率=$\frac{0.8mol}{2mol}$×100%=40%，
故答案为：40%；
（2）由阳极排出液中含有大量的碳酸盐成份，尿素在阳极参与反应，则阳极反应式为：CO（NH₂）₂+8OH^-+6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，由图可知，阴极生成氢气，则阴极反应为：6H₂O-6e^-═3H₂↑+6OH^-，电子守恒分析可知，电解过程中发生了6mol电子的转移消耗尿素1mol，质量=1mol×60g/mol=60g，得到标准状况下的氢气3mol，标准状况下气体体积=3mol×22.4L/mol=67.2L，
故答案为：CO（NH₂）₂+8OH^-+6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；60；67.2．

点评 本题主要考查了化学平衡的计算、原电池的工作原理，学生应学会利用习题中的信息结合所学的知识来解答，题目难度不大，注意对高考热点的训练．