Question

【题目】工业上采用CO2与NH3为原料合成尿素[CO(NH2)2]，反应原理为：

①2NH3 +CO2＝H2NCOONH4； ②H2NCOONH4＝CO(NH2)2 + H2O

（1）将一定量=3的原料气通入合成塔中，在分离出的气体中测得=6，则该反应中CO2的转化率（CO2转化率=×100%）为______。

（2）合成中氨碳比[]、水碳比[]以及反应的温度对CO2的平衡转化率的影响如图，则该反应最适宜的条件是：氨碳比为______，反应温度为______。

（3）实验室用以下装置模拟第一步反应合成H2NCOONH4（氨基甲酸铵）的实验。

已知：H2NCOONH4遇水易发生非氧化还原反应，生成碳酸铵或碳酸氢铵。

①装置A用于制备氨气，则固体M可以是______或______。

②反应中若有水存在，写出生成碳酸氢铵反应的化学方程式______。

③选用干冰提供CO2的优点是______。装置C为吸收尾气的装置，导管未插入液面以下的目的是______。

Answer 1

【答案】75% 4 190~195℃（或190~195℃任意值） 碱石灰 CaO CO2+NH3+H2O＝NH4HCO3（或写成H2NCOONH4 +H2O＝NH4HCO3+NH3） 快速简便的制备CO2（或保证参与反应的CO2无水） 防止倒吸

【解析】

（1）由的起始量和分离出的量计算反应消耗的二氧化碳的量，再由转化率公式计算既得；

（2）由图可知，氨碳比为4、反应温度在190~195℃范围时，CO2的平衡转化率最大；

（3）由实验装置图可知，装置A用浓氨水与氧化钙固体或氢氧化钠固体或碱石灰反应制备氨气，并用盛有碱石灰的干燥管干燥氨气；装置B用干冰升华制备干燥二氧化碳气体；二氧化碳气体和氨气在硬质玻璃管中反应生成氨基甲酸铵，为防止氨基甲酸铵水解，用盛有碱石灰的干燥管吸收二氧化碳，并防止水蒸气进入硬质玻璃管中；用盛有稀硫酸的洗气瓶吸收过量的氨气，防止污染环境。

（1）若起始n（CO2）为1mol，则n（NH3）为3mol，设消耗n（CO2）为xmol，由方程式可知分离出的气体中==6，解得x=0.75mol，则的转化率为×100%=75%，故答案为：75%；

（2）由图可知，氨碳比为4、反应温度在190~195℃范围时，CO2的平衡转化率最大，故答案为：4；190~195℃（或190~195℃任意值）；

（1）①装置A用浓氨水与氧化钙固体或氢氧化钠固体或碱石灰反应制备氨气，故答案为：碱石灰；CaO；

②反应中若有水存在，氨气、二氧化碳和水反应生成碳酸氢铵，或反应生成的氨基甲酸铵发生水解反应生成碳酸氢铵，反应的化学方程式为CO2+NH3+H2O＝NH4HCO3或H2NCOONH4 +H2O＝NH4HCO3+NH3，故答案为：CO2+NH3+H2O＝NH4HCO3（或写成H2NCOONH4 +H2O＝NH4HCO3+NH3）；

③装置B用干冰升华快速简便制备干燥二氧化碳气体；若导管未插入液面下，氨气与稀硫酸反应会产生倒吸，故答案为：快速简便的制备CO2（或保证参与反应的CO2无水）；防止倒吸。