Question

【题目】尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。工业上合成尿素的反应如下：2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(l)+H2O(l) △H<0。回答下列问题：

（1）已知工业上合成尿素分两步进行，相关反应如下：

反应Ⅰ：2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s) △H1<0

反应Ⅱ：NH2COONH4(s) CO(NH2)2(l)+H2O(l) △H2>0

①△H=________________（用△H1、△H2表示）

②下列示意图中[a表示2NH3(g)+CO2(g)，b表示NH2COONH4(s)，c表示CO(NH2)2(l)+H2O(l)]，能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线是（填编号）______。

（2）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在恒定温度下，将氨气和二氧化碳按2:1的物质的量之比充入一体积为10L的密闭容器中（假设容器体积不变，生成物的体积忽略不计），经20min达到平衡，各物质浓度的变化曲线如下图所示。

①可以判断该化合反应已经达到化学平衡的是_________。（填编号）

A． B．密闭容器中总压强不变

C．密闭容器中氨气的体积分数不变 D．密闭容器中混合气体的密度不变

②在上述条件下，从反应开始至20min时，二氧化碳的平均反应速率为____________。

③该反应的平衡常数表达式K=____________。

（3）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图所示。

阳极室中发生的反应依次为_____________________、____________________。

Answer 1

【答案】△H1 +△H2 C BD 0.01 mol·L-1·min-1 2Cl--2e-=Cl2↑ CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl

【解析】

（1）①由盖斯定律计算可得；

②由反应Ⅰ和合成尿素的反应是放热反应，反应Ⅱ是吸热反应判断可得；

（2）①由化学反应达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，各物质的浓度保持不变判断；

②由化学反应速率公式计算可得；

③生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积之比为平衡常数，该反应的生成物都是液态；

（3）由图可知，阳极室中，氯离子在阳极失电子发生氧化反应生成氯气，反应生成的氯气与尿素溶液发生氧化还原反应生成氯化氢、氮气和二氧化碳。

（1）①由盖斯定律可知，反应Ⅰ+反应Ⅱ得合成尿素的反应，则△H=△H1 +△H2，故答案为：△H1 +△H2；

②反应Ⅰ是放热反应，总能量a>b，反应Ⅱ是吸热反应，总能量c>b，合成尿素的反应是放热反应，总能量a>c，则符合的图像是C，故答案为：C；

（2）①A、不能代表正反应速率等于逆反应速率，不能判断该化合反应已经达到化学平衡，故错误；

B、该反应是一个气体体积减小的反应，密闭容器中总压强不变，说明正反应速率等于逆反应速率，该化合反应已经达到化学平衡，故正确；

C、该反应的生成物都是液态，混合气体为氨气和二氧化碳的混合气体，混合气体中氨气的体积分数始终不变，不能判断该化合反应已经达到化学平衡，故错误；

D、该反应的生成物都是液态，反应中气体质量减小，密闭容器中混合气体的密度减小，则闭容器中混合气体的密度不变，说明正反应速率等于逆反应速率，该化合反应已经达到化学平衡，故正确；

故答案为：BD；

②在上述条件下，从反应开始至20min时，二氧化碳的浓度变化量为（0.3—0.1）mol/L=0.02mol/L，则二氧化碳的平均反应速率为=0.01 mol·L-1·min-1，故答案为：0.01 mol·L-1·min-1；

③生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积之比为平衡常数，该反应的生成物都是液态，则K=，故答案为：；

（3）由图可知，阳极室中，氯离子在阳极失电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，反应生成的氯气与尿素溶液发生氧化还原反应生成氯化氢、氮气和二氧化碳，反应的化学方程式为CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl，故答案为：CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl。