尿素[CO(NH 2) 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:
2NH 3(g)+CO 2(g)
CO(NH 2) 2(l) + H 2O (l) Δ
H
< 0 。回答下列问题:
已知工业上合成尿素分两步进行,相关反应如下:
反应Ⅰ:2NH 3(g)+CO 2(g)
NH 2COONH 4(s) Δ
H 1
< 0
反应Ⅱ:NH 2COONH 4(s)
CO(NH 2) 2(l)+ H 2O (l) Δ
H 2>
0
(1)下列示意图中[a表示2NH 3(g)+CO 2(g),b表示NH 3COONH 4(s),c表示CO(NH 2) 2(l)+H 2O(l)],能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线是(填序号)
。
(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。
(2)①从图中得知∆c(CO 2)=0.2mol/L,则v(CO 2)= ∆c(CO 2)/t= 0.01mol·L -1·min -1。
①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
。
②为提高尿素的产率,下列可以采取的措施有
。
A.缩小反应容器的容积
B.升高温度
C.平衡体系中及时分离出CO(NH 2) 2
D.使用合适的催化剂
③该反应的平衡常数表达式K=
;若升高体系的温度,容器中NH 3的体积分数将
(填“增加”、“减小”或“不变”)。
④若保持平衡的温度和体积不变,25min时再向容器中充入2mol氨气和1mol二氧化碳,在40min时重新达到平衡,请在上图中画出25~50min内氨气的浓度变化曲线。
(12分)
(1)C
(2)①0.01mol·L -1·min -1 ②A
③
不变
④
<>
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