Question

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CO₂和NH₃在一定条件下合成，其反应方程式为_________．

（2）当氨碳比=4时，CO₂的转化率随时间的变化关系如图1所示．

①A点的逆反应速率与B点的正反应速率的关系：v_逆(CO₂)_________v_正(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．

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_________(填“变大”，“变小”或“不变”)；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)．

Answer

（1）2NH3＋CO2CO(NH2)2＋H2O

（2）①小于；②30%（3）①B②2Cl－－2e－===Cl2↑；

CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl③不变；7．2

【解析】

试题分析：（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；

（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；

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6mole-时，阴极产生3molH2，阳极产生1molN2和1molCO2，故电解收集到的13.44L气体，物质的量为=0.6mol，即n(N2)=n(CO2)=0.6mol×=0.12mol，

根据方程式CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl可知生成0.12molN2所消耗的CO(NH2)2的物质的量也为0.12mol，其质量为：m[CO(NH2)2]=0.12mol×60g•mol-1=7.2g，故答案为：不变，7.2。

考点：考查了化学平衡的计算、电解原理及其计算的相关知识。