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尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物. (1)工业上尿素由CO...

尿素[CO(NH22]是首个由无机物人工合成的有机物.
(1)工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成,其反应方程式为   
(2)当氨碳比manfen5.com 满分网=4时,CO2的转化率随时间的变化关系如图1所示.
①A点的逆反应速率v(CO2    B点的正反应速率v(CO2)(填“大于”“小于”或“等于”).
②NH3的平衡转化率为   
(3)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图2所示.
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①电源的负极为    (填“A”或“B”).
②阳极室中发生的反应依次为       
③电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将    ;若两极共收集到气体13.44L(标准状况),则除去的尿素为     g(忽略气体的溶解).
(1)CO2和NH3合成CO(NH2)2,根据元素守恒可知,同时还有H2O生成,配平书写方程式; (2)①由CO2的转化率随时间变化图可知在A点时反应还未达到平衡状态,反应仍将继续正向进行; ②设CO2的初始物质的量为a,则NH3的初始物质的量为4a,由图可知,CO2的转化率为60%,故转化的二氧化碳为0.6a,根据方程式计算转化的NH3的物质的量,再根据转化率定义计算; (3)①根据电解池中阴离子在阳极放电和阳离子在阴极放电的规律,结合本题图中的电极产物H2和Cl2可以判断出A为电源的正极,B为电源的负极; ②由图可知,阳极室首先是氯离子放电生成氯气,氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳,同时会生成HCl; ③阴极反应为:6H2O+6e-═6OH-+3H2↑(或6H++6e-═3H2↑) 阳极反应为:6Cl--6e-═3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl 根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH-、H+的数目相等,阳极室中反应产生的H+通过质子交换膜进入阴极室与OH-恰好反应生成水,所以阴极室中电解前后溶液的pH不变; 由上述反应式可以看出,转移6 mol e-时,阴极产生3 mol H2,阳极产生1 mol N2和1 mol CO2,根据n=计算两极产生的气体的物质的量,利用气体中各组分的比例关系,计算n(N2)=n(CO2),再根据方程式计算尿素的物质的量,根据m=nM计算尿素的质量. 【解析】 (1)CO2和NH3合成CO(NH2)2,根据元素守恒可知,同时还有H2O生成,化学方程式为: 2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O,故答案为:2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O; (2)①由CO2的转化率随时间变化图可知在A点时反应还未达到平衡状态,反应仍将继续正向进行,故v逆(CO2)小于B点平衡时的化学反应速率,故答案为:小于; ②设CO2的初始物质的量为a,则NH3的初始物质的量为4a,由图可知,CO2的转化率为60%,故转化的二氧化碳为a×60%=0.6a,根据方程式可知,转化的NH3的物质的量为0.6a×2=1.2a,故平衡时氨气的转化率定为×100%=30%, 故答案为:30%; (3)①由图可知,左室电极产物为Cl2,发生氧化反应,故A为电源的正极,右室电解产物H2,发生还原反应,故B为电源 的负极,故答案为:B; ②由图可知,阳极室首先是氯离子放电生成氯气,氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳,同时会生成HCl,阳极室中发生的反应依次为:6Cl--6e-═3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl, 故答案为:6Cl--6e-═3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl; ③阴极反应为6H2O+6e-═6OH-+3H2↑(或6H++6e-═3H2↑) 阳极反应为6Cl--6e-═3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl 根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH-、H+的数目相等,阳极室中反应产生的H+通过质子交换膜进入阴极室与OH-恰好反应生成水,所以阴极室中电解前后溶液的pH不变; 由上述反应式可以看出,转移6 mol e-时,阴极产生3 mol H2,阳极产生1 mol N2和1 mol CO2,故电解收集到的13.44 L气体,物质的量为=0.6mol,即n(N2)=n(CO2)=0.6mol×=0.12 mol, 根据方程式CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl可知生成0.12 mol N2所消耗的CO(NH2)2的物质的量也为0.12 mol,其质量为:m[CO(NH2)2]=0.12 mol×60 g•mol-1=7.2 g, 故答案为:不变,7.2;
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