Question

【题目】尿素[CO（NH2）2]是可由无机化合物合成的有机化合物,通常用作植物的氮肥。

（1）合成尿素的主要反应如下:

i.2NH3（g）+CO2（g）（l）（氨基甲酸铵）△H=-159.5kJ·mol-1

ii. （l）（l）+H2O（g）△H=+116.5kJ·mol-1

①CO2和NH3合成尿素的热化学方程式是____。

②工业上提高氨碳比[（原料用量均增大）,可以提高尿素的产率,结合反应i~ii,解释尿素产率提高的原因: ____。

（2）某科研小组模拟工业合成尿素,一定条件下,在0.5 L的密闭容器中充入4 mol NH3和1molCO2,测得反应中各组分的物质的量随时间变化如图所示。.

①反应进行到10 min时,用CO2表示反应i的速率v（CO2）=___。

②已知总反应的快慢由慢的一步反应决定,则合成尿素总反应进行到___min时达到平衡。

③合成尿素总反应的平衡常数为____。

（3）我国研制出金属镍钼基高效电催化剂,实现电解富尿素废水低能耗制H2（装置如图）。

①电极B为___（填“阴”或“阳”）极。

②A电极的电极反应式为____________。

Answer 1

【答案】2NH3（g）+CO2（g）（l）+H2O（g）△H=-43kJ·mol-1 有利于反应ⅰ、ⅱ正向移动，从而提高尿素产率 55 阴 CO(NH2)2-6e-+H2O=3H2↑+N2↑+6H+

【解析】

（1）根据盖斯定律及平衡移动原理分析解答；（2）根据速率表达式及平衡常数表达式计算；（3）根据电解质原理分析解答。

（1）①由盖斯定律，CO2和NH2合成尿素的热化学方程式由反应ⅰ+反应ⅱ，可得：2NH3（g）+CO2（g）（l）+H2O（g） △H=-159.5kJ·mol-1+116.5kJ·mol-1=-43kJ·mol-1，故答案为：2NH3（g）+CO2（g）（l）+H2O（g） △H=-43kJ·mol-1；

②根据反应ⅰ和反应ⅱ分析，提高氨碳比[，有利于反应ⅰ、ⅱ正向移动，从而提高尿素产率，故答案为：有利于反应ⅰ、ⅱ正向移动，从而提高尿素产率；

（2）①如图所示，10min时，n(CO2)=0.24mol，则，故答案为：；

②根据图示知，反应ii反应慢，则合成尿素总反应进行到55min时到达平衡，故答案为：55；

③合成尿素总反应的平衡常数为，故答案为：；

（3）①电极B上生成氢气，H元素化合价减低，得电子发生还原反应，所以B电极为阴极，故答案为：阴；

②A电极上CO(NH2)2转换生成N2，N化合价升高，失去电子，作为阳极，电极反应为：

CO(NH2)2-6e-+H2O=3H2↑+N2↑+6H+，故答案为：CO(NH2)2-6e-+H2O=3H2↑+N2↑+6H+。