Question

6．尿素作為一種中性肥料，適用于各種土壤和植物．它易保存，使用方便，對土壤的破壞作用小，是目前使用量較大的一種化學(xué)氮肥．
（1）工業(yè)上用氨氣和二氧化碳在一定條件下合成尿素[CO（NH₂）₂]．
已知：
①H₂O（l）=H₂O（g）△H₁=+44.0 kJ•mol^-1
②H₂NCOONH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₂=+116.5kJ•mol^-1
③2NH₃（g）+CO₂（g）=H₂NCOONH₄（s）△H₃=-159.5 kJ•mol^-1
則反應(yīng) 2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（1）的△H=-87kJ．mol^-1．
（2）工業(yè)上生產(chǎn)尿素的化學(xué)方程式：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（ NH₂）₂（ s）+H₂O（1）
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而減小（填“增大”“減小”或“不變”）．
②在一定溫度和壓強(qiáng)下，設(shè)原料氣體中的 NH₃和CO₂的物質(zhì)的之比（氨炭比） $\frac{n（NH_{3}）}{n（CO_{2}）}$=x．圖是氣炭比（x）與 CO₂平衡轉(zhuǎn)化率[a（CO₂）]的關(guān)系．a(chǎn) （CO₂）隨x 的增大而增大的原因是NH₃的量增大，平衡正向移動，則增大CO₂的轉(zhuǎn)化率．
③圖中A點處，NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率為32%．
④在T℃，體積為10L的密閉容器中，通入6mol NH₃和3mol CO₂，反應(yīng)達(dá)到平衡時，c（NH₃）=0.2mol•L^-1，c（CO₂）=0.1mol．L^-1．若保持T℃和平衡時容器的壓強(qiáng)不變，再向體積可變的容器中充入3mol NH₃，則此時反應(yīng)的V_正＞ V_逆逆（填“＞或“=”）．再次平衡后，平衡常數(shù)為250．
（3）尿素溶液在一定條件下也能除去工業(yè)廢氣中的Cl₂，反應(yīng)產(chǎn)物中有兩種無毒無味的氣體，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：CO（NH₂）₂+H₂O+3Cl₂=N₂+CO₂+6HCl．

Answer 1

分析 （1）①H₂O（l）=H₂O（g）△H₁=+44.0 kJ•mol^-1
②H₂NCOONH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₂=+116.5kJ•mol^-1
③2NH₃（g）+CO₂（g）=H₂NCOONH₄（s）△H₃=-159.5 kJ•mol^-1
結(jié)合蓋斯定律計算，②+③-①得到反應(yīng) 2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（1）的熱化學(xué)方程式；
（2）工業(yè)上生產(chǎn)尿素的化學(xué)方程式：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（ NH₂）₂（ s）+H₂O（1），反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
①溫度升高平衡逆向進(jìn)行；
②增大反應(yīng)物濃度，平衡正向進(jìn)行；
③依據(jù)x含義和圖象數(shù)據(jù)分析結(jié)合化學(xué)方程式換算氨氣轉(zhuǎn)化率．
④2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（ NH₂）₂（ s）+H₂O（1），計算平衡常數(shù)，注意物質(zhì)狀態(tài)的分析，若保持T℃和平衡時容器的壓強(qiáng)不變，再向體積可變的容器中充入3mol NH₃，計算此時濃度商和平衡常數(shù)比較判斷，平衡常數(shù)隨溫度變化；
（3）尿素溶液在一定條件下也能除去工業(yè)廢氣中的Cl₂，反應(yīng)產(chǎn)物中有兩種無毒無味的氣體為氮氣和二氧化碳，結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式．

解答 解：①H₂O（l）=H₂O（g）△H₁=+44.0 kJ•mol^-1
②H₂NCOONH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H₂=+116.5kJ•mol^-1
③2NH₃（g）+CO₂（g）=H₂NCOONH₄（s）△H₃=-159.5 kJ•mol^-1
結(jié)合蓋斯定律計算，②+③-①得到反應(yīng)：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（1）的熱化學(xué)方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（1）△H=-87KJ/mol，
故答案為：-87；
（2）①工業(yè)上生產(chǎn)尿素的化學(xué)方程式：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（ NH₂）₂（ s）+H₂O（1），反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，
故答案為：減��；
②2NH₃ （g）+CO₂ （g）?CO（NH₂）₂ （l）+H₂O （l），圖象分析判斷，增大氨氣濃度平衡正向進(jìn)行，二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，
故答案為：NH₃的量增大，平衡正向移動，則增大CO₂的轉(zhuǎn)化率；
③B點處x=4，原料氣中的NH₃和CO₂的物質(zhì)的量之比為4，二氧化碳轉(zhuǎn)化率為64%，假設(shè)氨氣為4mol，二氧化碳為1mol，則反應(yīng)的二氧化碳為0.64mol，
依據(jù)化學(xué)方程式2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）反應(yīng)的氨氣為1.28mol，
NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率=$\frac{1.28mol}{4mol}$×100%=32%，
故答案為：32%；
④在T℃，體積為10L的密閉容器中，通入6mol NH₃和3mol CO₂，反應(yīng)達(dá)到平衡時，c（NH₃）=0.2mol•L^-1，c（CO₂）=0.1mol．L^-1．
                                2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）
起始量（mol/L）       0.6                0.3                0                         0
平衡量（mol/L）       0.2                 0.1             
K=$\frac{1}{0．{2}^{2}×0.1}$=250，
若保持T℃和平衡時容器的壓強(qiáng)不變，再向體積可變的容器中充入3mol NH₃，Qc=$\frac{1}{（0.2+0.3）^{2}×0.1}$=40＜K
則此時反應(yīng)的V_正＞V_逆，
故答案為：＞；250；
（3）尿素溶液在一定條件下也能除去工業(yè)廢氣中的Cl₂，反應(yīng)產(chǎn)物中有兩種無毒無味的氣體為氮氣和二氧化碳，結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式為：CO（NH₂）₂+H₂O+3Cl₂=N₂+CO₂+6HCl，
故答案為：CO（NH₂）₂+H₂O+3Cl₂=N₂+CO₂+6HCl．

點評 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)平衡的計算等問題，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析和計算能力的考查，題目難度中等，注意相關(guān)基礎(chǔ)知識的積累．