Question

【题目】尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。

(1)工业上用CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式__________。

(2)在一个2L的密闭容器内，当起始投入量氨碳比=4，CO2的转化率随时间的变化关系如下图所示。

① A点的逆反应速率v逆(CO2) __________________B点的正反应速率为v正(CO2)(填“大于”、“小于”或“等于”）

②假设氨的起始投入量为8mol，求从开始到达到平衡状态这段时间内v(NH3)=_________________。

③NH3的平衡转化率为____________________。

④单纯从制备的成本角度考虑，我们希望氨碳比尽可能__________(“大”、“小”)因为_________。

Answer 1

【答案】 2NH3+CO2═CO(NH2)2+H2O 小于 v(NH3)=0.2 mol/（L·min） NH3的平衡转化率为30% 氨碳比尽可能小 因为可以提高价格较高的NH3的转化率

【解析】（1）CO2和NH3合成CO（NH2）2，根据元素守恒可知，同时还有H2O生成，化学方程式为：2NH3+CO2CO（NH2）2+H2O；
（2）①由CO2的转化率随时间变化图可知在A点时反应还未达到平衡状态，反应仍将继续正向进行，故v逆（CO2）小于B点平衡时的化学反应速率；
②假设氨的起始投入量为8mol，则CO2的投入量为2mol，平衡时CO2的转化率为60%，CO2的变化量为1.2mol，NH3的变化量为2.4mol，达到平衡状态这段时间内v(NH3)==0.2 mol/（L·min）；

③设CO2的初始物质的量为a，则NH3的初始物质的量为4a，由图可知，CO2的转化率为60%，故转化的二氧化碳为a×60%=0.6a，根据方程式可知，转化的NH3的物质的量为0.6a×2=1.2a，故平衡时氨气的转化率定为×100%=30%；

④增加一种反应物，可促进平衡正向移动，提高另一种反应物的转化率，即氨碳比尽可能小，可以提高价格较高的NH3的转化率。