Question

（14分）1773年，伊莱尔·罗埃尔（Hilaire Rouelle）发现尿素。1828年，弗里德里希·维勒首次使用无机物质氰酸钾[KCNO]与硫酸铵人工合成了尿素[CO(NH₂)₂]。

（1）维勒合成尿素的化学反应方程式为                        。

（2）工业上尿素是由CO₂和NH₃在一定条件下合成，其反应方程式为                       当氨碳比的转化率随时间的变化关系如图1所示。

①A点速率v_逆（CO₂）       点速率为V_正（CO₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）

B

A

②NH₃的平衡转化率为                    。

（3）人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图2。

①电源的负极为          （填“A”或“B”）。

②阴极室中发生的电极反应式为               

③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将        (填“增大”、“减小”、“不变”)若两极共收集到气体11.2L（标准状况），则除去的尿素为        g（忽略气体的溶解）。

Answer

（14分）

（1）2KCNO+(NH4)2SO4=2CO(NH2)2+K2SO4

（2）2NH3+CO2 CO(NH2)2+H2O      小于     30%

（3）B （1分）    2H++2e- == H2 ↑ （1分）             不变      6.0  （其余均2分）

【解析】（1）一个简单的复分解反应：2KCNO+(NH4)2SO4=2CO(NH2)2+K2SO4

（2）根据反应物和生成物可知，反应的方程式是2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O。

①根据图像可知，B点CO2的转化率不再发生变化，所以是平衡状态。因此A点没有达到平衡状态，因此A点的逆反应速率小于B的点的正反应速率；

②如果设CO2的物质的量是1mol，则氨气是4mol。根据图像可知，CO2的转化率是0.6，则消耗CO2是0.6mol，所以消耗氨气是1.2mol，因此氨气的转化率是1.2÷4＝0.3，即30％。

（3）①根据装置图可知，和电源B极相连的产生氢气，所以该电极是阴极，氢离子放电，所以B是电源的负极，A是正极。

②阳极失去电子，所以溶液中的氯离子放电，生成氯气。氯气具有氧化性，能氧化尿素生成氮气和CO2，方程式分别是2Cl--2e-=Cl2↑、CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl。

③由以上的方程式可计算出除去的尿素为6.0g