Question

尿素（H₂NCONH₂）是一種非常重要的高氮化肥，工業(yè)上合成尿素的反應(yīng)如下：
2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂ （l）△H=-103.7kJ?mol^-1
試回答下列問題：
（1）下列措施中有利于提高尿素的產(chǎn)率的是

 

．
A．采用高溫    B．采用高壓    C．尋找更高效的催化劑
（2）合成尿素的反應(yīng)在進(jìn)行時分為如下兩步：
第一步：2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（氨基甲酸銨）（l）△H₁
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H₂
某實驗小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件，在一體積為0.5 L密閉容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，實驗測得反應(yīng)中各組分隨時間的變化如下圖Ⅰ所示：

①已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定，則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第

 

步反應(yīng)決定，總反應(yīng)進(jìn)行到

 

時到達(dá)平衡．
②反應(yīng)進(jìn)行到10 min時測得CO₂的物質(zhì)的量如圖所示，則用CO₂表示的第一步反應(yīng)的速率v（CO₂）=

 

．
③第二步反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如上右圖Ⅱ所示，則△H2

0（填“＞”“＜”或“=”）

Answer 1

分析：（1）2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H=-103.7kJ?mol^-1 ，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積減小；有利于提高尿素的生成速率需要依據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素進(jìn)行分析；
（2）①已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定，結(jié)合圖象變化趨勢，圖象表達(dá)反應(yīng)的判斷，反應(yīng)快慢可以依據(jù)第一步和第二步反應(yīng)的曲線斜率比較大小；當(dāng)氨基甲酸銨、尿素物質(zhì)的量不再變化時，反應(yīng)達(dá)到平衡；
②根據(jù)圖象中二氧化碳在10 min時測得CO₂的物質(zhì)的量計算出用CO₂表示的第一步反應(yīng)的速率v（CO₂）；
③依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)意義和計算分析判斷平衡移動方向．

解答：解：（1）A．采用高溫，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡向著逆向進(jìn)行，尿素的產(chǎn)率降低，故A錯誤；
B．反應(yīng)由氣體參加，反應(yīng)前后氣體體積減小，采用高壓，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)正向進(jìn)行，尿素的產(chǎn)率增大，故B正確；
C．尋找更高效的催化劑，催化劑可以加快反應(yīng)速率，但不改變平衡，尿素的產(chǎn)率不變，故C錯誤；
故選B；
（2）①由圖象可知在15分鐘左右，氨氣和二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸銨后不再變化發(fā)生的是第一步反應(yīng)，氨基甲酸銨先增大再減小最后達(dá)到平衡，發(fā)生的是第二部反應(yīng)，從曲線斜率不難看出第二部反應(yīng)速率慢，所以已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定，則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第二步?jīng)Q定，由圖象變化可知當(dāng)進(jìn)行到55分鐘時，反應(yīng)達(dá)到平衡，
故答案為：2；55min；
②反應(yīng)進(jìn)行到10 min時測得CO₂的物質(zhì)的量為0.26mol，二氧化碳的濃度變化為：c（CO₂）=

1mol-0.26mol

0.5L

=1.48mol/L，則用CO₂表示的第一步反應(yīng)的速率v（CO₂）=

1.48mol/L

10min

=0.148 mol/（L?min），
故答案為：0.148 mol/（L?min）；
③第二步反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的升高增大，說明反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，△H₂＞0，
故答案為：＞．

點評：本題考查了化學(xué)平衡的影響因素分析、化學(xué)反應(yīng)速率計算等知識，題目難度中等，注意明確影響化學(xué)平衡的因素及化學(xué)反應(yīng)速率的計算方法，試題能夠提高學(xué)生的分析、理解能力及計算能力．