Question

尿素（H₂NCONH₂）是一种非常重要的高氮化肥，工业上合成尿素的反应如下：
2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂ （l）△H=-103.7kJ?mol^-1
反应在进行时分为如下两个步骤：
第一步：2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（l）（氨基甲酸铵）△H₁
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H₂
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5L的密闭容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化图Ⅰ所示：
（1）下列措施中有利于提高尿素的产率的是

 

．
A、采用高温      B、采用高压      C、在反应混合物中加入更多的水
（2）△H ₁和△H ₂的代数关系是

 

（用含△H ₁和△H ₂的函数式表示）．
（3）由上面信息可知总反应进行到

 

min时到达平衡．该反应达到平衡的标志是

 

不再变化（填一条即可）．
（4）已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第

 

步反应决定．
（5）第二步反应的平衡常数K随温度的变化如图Ⅱ所示，则△H₂

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）；平衡后若在时间t时对该反应体系升温到某温度，请在图Ⅲ坐标图中画出第二步反应平衡移动的v-t图．

Answer 1

分析：（1）提高尿素的产率，应使平衡向正反应方向移动，结合外界条件对平衡移动的影响判断；
（2）利用盖斯定律解答；
（3）由图象可知当达到55min时，达到平衡状态，平衡时各物质的浓度不再发生改变，压强、密度也不变；
（4）合成尿素总反应的快慢由第二步反应决定；
（5）由图Ⅱ可知，随着温度的升高，平衡常数增大，平衡向正反应方向移动，平衡后若在时间t时对该反应体系升温到某温度，正逆反应速率都增大，且正反应速率大于逆反应速率．

解答：解：（1）提高尿素的产率，应使平衡向正反应方向移动，
A、采用高温，平衡向逆反应方向移动，尿素产率降低，故A错误；
B、采用高压，平衡向正反应方向移动，尿素产率增大，故B正确；
C、在反应混合物中加入更多的水，平衡向逆反应方向移动，尿素产率降低，故C错误，
故答案为：B；
（2）已知第一步：2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（l）（氨基甲酸铵）△H₁
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H₂，
则将两步反应相加可得2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂ （l）△H=：△H ₁+△H ₂=-103.7kJ?mol^-1，
故答案为：△H ₁+△H ₂=-103.7 kJ?mol^-1；
（3）由图象可知当达到55min时，达到平衡状态，平衡时各物质的浓度、物质的量不再发生改变，压强、密度也不变，
故答案为：55；反应体系中各物质的浓度、某物质的物质的量、或容器内的压强、或容器内气体的密度等；
（4）合成尿素总反应的快慢由生成尿素的反应决定，即第二步反应决定，
故答案为：二；
（5）由图Ⅱ可知，随着温度的升高，平衡常数增大，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，△H₂＞0，平衡后若在时间t时对该反应体系升温到某温度，正逆反应速率都增大，且正反应速率大于逆反应速率，图象为，故答案为：＞；．

点评：本题考查了化学平衡的影响因素分析等知识，题目难度中等，注意明确影响化学平衡的因素及化学反应速率的计算方法，试题能够提高学生的分析、理解能力及计算能力．