Question

尿素（CO（NH₂）₂，其中氮元素为-3价）在工业中有着非常重要的地位．

（1）工业上在183℃、14MPa条件下，当17g液氨与足量CO₂完全反应生成CO（NH₂）₂（l）和H₂O（l）时，放出51.9kJ/mol的热量，写出反应的热化学方程式

 

，
  按n（NH₃）：n（CO₂）=4：1充入时，CO₂的转化率随时间的变化关系如图1所示．
①A点的逆反应速率v_速（CO₂）

 

B点的正反应速率为v_正（CO₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）
②NH₃的平衡转化率为

 

．
（2）H₂是未来重要的能源它的制取与储存是必须解决的两大问题．电解尿素[CO（NH₂）₂]的碱性溶液制氢的装置示意图如图2（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）．电解时，阳极的电极反应式为

 

．Mg₂Cu是一种储氢合金．350℃时，Mg₂Cu与H₂反应生成MgCu₂和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为7.7%），写出反应的化学方程式

 

．
（3）在工业上常用尿素还原法制溴化钾：50～60℃的碳酸钾溶液中加入尿素，溶解后再加入液溴，生成溴化钾和对环境无污染的常见气体，请写出发生反应的化学方程式

 

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Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,原电池和电解池的工作原理,转化率随温度、压强的变化曲线

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）17g液氨的物质的量是1mol，1mol液氨完全反应放出51.9kJ热量，则2mol液氨完全反应放出103.8kJ 热量，据此书写热化学反应方程式；
①物质的浓度的越大其反应速率越大；
②根据二氧化碳的量计算参加反应的氨气的量，再结合转化率公式计算；
（2）阳极上尿素失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子、氮气和水；
令金属氢化物为RH_x，金属R的相对分子质量为a，则

x

a+x

=0.077，即923x=77a，X为金属的化合价，讨论可得x=2，a=24，故该金属氢化物为MgH₂；
（3）根据元素守恒结合物质性质知，生成的气体应该是二氧化碳、氮气，同时还生成水，根据反应物、生成物及反应条件书写方程式．

解答： 解：（1）17g液氨的物质的量是1mol，1mol液氨完全反应放出51.9kJ热量，则2mol液氨完全反应放出103.8kJ 热量，所以其热化学反应方程式为2NH₃（l）+CO₂（g）

183℃  .

14MPa

 CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）△H=-103.8kJ/mol，故答案为：2NH₃（l）+CO₂（g）

183℃  .

14MPa

 CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）△H=-103.8kJ/mol；
①物质浓度越大，反应速率越大，A点生成物浓度小于B点生成物浓度，所以A点逆反应速率小于B点逆反应速率，B点正逆反应速率相等，所以A点逆反应速率小于B点正反应速率，故答案为：小于；
②假设充入氨气、二氧化碳的物质的量分别是4mol、1mol，达到平衡时，反应的n（CO₂）=1mol×0.6=0.6mol，则反应的n（NH₃）=2n（CO₂）=1.2mol，氨气的转化率=

1.2mol

4mol

×100%=30%，故答案为：30%；
（2）阳极上尿素失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子、氮气和水，电极反应式为CO（NH₂）₂+8OH^--6e-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；
令金属氢化物为RH_x，金属R的相对分子质量为a，则

x

a+x

=0.077，即923x=77a，X为金属的化合价，讨论可得x=2，a=24，故该金属氢化物为MgH₂，该反应方程式为2Mg₂Cu+3H₂ 

350℃  .

 MgCu₂+3MgH₂，
故答案为：CO（NH₂）₂+8OH^--6e-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；2Mg₂Cu+3H₂ 

350℃  .

 MgCu₂+3MgH₂；
（3）无毒的含碳、N元素的物质分别为二氧化碳、氮气，根据元素守恒知，还生成水，所以反应方程式为3K₂CO₃+CO（NH₂）₂+3Br₂  

50-60℃  .

6KBr+4CO₂↑+N₂↑+2H₂O，故答案为：3K₂CO₃+CO（NH₂）₂+3Br₂  

50-60℃  .

6KBr+4CO₂↑+N₂↑+2H₂O．

点评：本题考查较综合，涉及电解原理、氧化还原反应、化学平衡的计算等知识点，根据物质的性质、反应方程式进行分析解答，注意（2）中氢化物的确定，为难点．