Question

【题目】合理应用和处理元素化合物，在生产生活中有重要意义。尿素[CO(NH2)2]是一种高效化肥，也是一种化工原料。

（1）以尿素为原料在一定条件下发生反应：CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g) △H=＋133.6 kJ·mol-1。该反应的化学平衡常数的表达式K=_________。

关于该反应的下列说法正确的是________（填字母序号）。

A．从反应开始到平衡时容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变

B．在平衡体系中增加水的用量可使该反应的平衡常数增大

C．当容器中NH3的体积分数不再改变时，反应处于平衡状态

（2）尿素在一定条件下可将氮的氧化物还原为氮气。

根据图像，结合（1）中信息，尿素还原NO(g)的热化学方程式是_____________________________________。

（3）密闭容器中以等物质的量的NH3和CO2为原料，在120℃、催化剂作用下反应生成尿素：CO2(g)+NH3(g)CO(NH2)2（s）+H2O(g)，混合气体中NH3 的物质的量百分含量[φ(NH3）%］随时间变化关系如图所示。则a点的正反应速率V正(CO2)_________b点的逆反应速率V逆(CO2)(填“>”、“=”或“<”）；氨气的平衡转化率是___________。

Answer 1

【答案】 c2(NH3)·c(CO2) A 2CO(NH2)2(s)+6NO(g)=5N2(g)+2CO2(g)+4H2O(l) △H=-1804.7kJ/mol > 0.75

【解析】（1）化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出，因此反应CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)的平衡常数K= c2(NH3)·c(CO2)；A．混合气体中只有氨气、二氧化碳，二者物质的量之比为定值2：1，平均相对分子质量不变，A正确；B．平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，增加水的用量不影响平衡常数，B错误；C．混合气体中只有氨气、二氧化碳，二者物质的量之比为定值2：1，氨气的体积分数始终不变，C错误，答案选A；（2）尿素在一定条件下可将氮的氧化物还原为氮气，反应方程式为：2CO(NH2)2(s)+6NO(g)=5N2(g)+2CO2(g)+4H2O(l)，已知：①CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)△H=+133.6kJ/mol，由图可得热化学方程式：②4NH3（g）+6 NO（g）=5 N2（g）+6H2O（l）△H=-2071.9 kJ/mol，根据盖斯定律，①×2+②可得：2CO(NH2)2(s)+6NO(g)=5N2(g)+2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1804.7kJ/mol；（3）氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明b点反应达到平衡状态，a点氨气体积百分含量大于b的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，a点的正反应速率大于b点的正反应速率，故v正（CO2）＞v逆（CO2）；设NH3和CO2的起始物质的量为1mol，平衡时氨气转化率为x，则根据方程式可知

CO2（g）+2NH3（g）CO （NH2）2 （s）+H2O（g）

起始量（mol）：1 1 0

变化量（mol）：0.5x x 0.5x

平衡量（mol）：1-0.5x 1-x 0.5x

氨气的体积分数=(1x)/(2x)=20%，解得x=75%，所以氨气的转化率是75%。