Question

13．尿素是蛋白質(zhì)代謝的產(chǎn)物，也是重要的化學(xué)肥料．工業(yè)合成尿素反應(yīng)如下：2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）
（1）在一個(gè)真空恒容密閉容器中充入CO₂和NH₃發(fā)生上述反應(yīng)合成尿素，恒定溫度下混合氣體中的氨氣含量如圖所示．A點(diǎn)的正反應(yīng)速率v_正（CO₂）＞B點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v_逆（CO₂）（填“＞”、“＜”或“=”）；氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率為75%．
（2）氨基甲酸銨是合成尿素的一種中間產(chǎn)物．將體積比為2：1的NH₃和CO₂混合氣體充入一個(gè)容積不變的真空密閉容器中，在恒定溫度下使其發(fā)生下列反應(yīng)并達(dá)到平衡：
2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂COONH₄（s） 關(guān)于上述反應(yīng)的平衡狀態(tài)下列說法正確的是C
A．分離出少量的氨基甲酸銨，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率將增大
B．平衡時(shí)降低體系溫度，CO₂的體積分?jǐn)?shù)下降
C．NH₃的轉(zhuǎn)化率始終等于CO₂的轉(zhuǎn)化率
D．加入有效的催化劑能夠提高氨基甲酸銨的產(chǎn)率．

Answer 1

分析 （1）圖象分析氨氣的體積分?jǐn)?shù)從50%變化為20%后體積分?jǐn)?shù)保持不變，說明B點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A點(diǎn)氨氣體積百分含量大于B的氨氣體積百分含量，說明反應(yīng)正向進(jìn)行達(dá)到平衡狀態(tài)，A點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于B點(diǎn)的正反應(yīng)速率；依據(jù)氨氣的體積分?jǐn)?shù)結(jié)合平衡三段式列式計(jì)算平衡轉(zhuǎn)化率；
（2）A．因?yàn)榘被�甲酸銨為固體，分離出少量的氨基甲酸銨，平衡不移動(dòng)；
B．氨基甲酸銨為固體，所以NH₃和CO₂始終為2：1；
C．因?yàn)轶w積比為2：1的NH₃和CO₂混合氣體充入反應(yīng)，NH₃和CO₂又按照2：1的消耗，所以NH₃的轉(zhuǎn)化率始終等于CO₂的轉(zhuǎn)化率；
D．催化劑只改變速率，不改變平衡移動(dòng)，由此進(jìn)行判斷．

解答 解：（1）氨氣的體積分?jǐn)?shù)從50%變化為20%后體積分?jǐn)?shù)保持不變，說明B點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A點(diǎn)氨氣體積百分含量大于B的氨氣體積百分含量，說明反應(yīng)正向進(jìn)行達(dá)到平衡狀態(tài)，A點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于B點(diǎn)的正反應(yīng)速率，故v_正（CO₂）＞v_逆（CO₂）；
設(shè)氨氣為50mol，二氧化碳為50mol，氨氣消耗的物質(zhì)的量x，開始氨氣體積分?jǐn)?shù)為50%，則
             2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）
起始量（mol） 50       50        0               0
變化量（mol） x     0.5x        0.5x             0.5x
平衡量（mol） 50-x   50-0.5x    0.5x             0.5x
平衡時(shí)氨氣的體積分?jǐn)?shù)為20%，故$\frac{50-x}{50-0.5x+50-x+0.5x}$=20%；解得x=37.5mol，
故氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率=$\frac{37.5mol}{50mol}$=75%，
故答案為：＞；75%；
（2）A．因?yàn)榘被�甲酸銨為固體，分離出少量的氨基甲酸銨，平衡不移動(dòng)，所以反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不變，故A錯(cuò)誤；
B．平衡時(shí)降低體系溫度，平衡向放熱方向即正反應(yīng)方向移動(dòng)，又氨基甲酸銨為固體，所以NH₃和CO₂始終為2：1，則CO₂的體積分?jǐn)?shù)不變，故B錯(cuò)誤；
C．因?yàn)轶w積比為2：1的NH₃和CO₂混合氣體充入反應(yīng)，NH₃和CO₂又按照2：1的消耗，所以NH₃的轉(zhuǎn)化率始終等于CO₂的轉(zhuǎn)化率，故C正確；
D．催化劑只改變速率，不改變平衡移動(dòng)，所以加入有效的催化劑不能夠提高氨基甲酸銨的產(chǎn)率，故D錯(cuò)誤；
故選：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率及轉(zhuǎn)化率的相關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡的移動(dòng)原理等知識(shí)，難度中等．