Question

工业生产以NH₃和CO₂为原料合成尿素[CO（NH₂）₂]，反应的化学方程式为：

2NH₃（g）＋CO₂（g）CO（NH₂）₂（l）＋H₂O（l）

（1）在密闭容器中充入NH₃和CO₂ ,一定条件能自发进行的原因是__________________

（2）T₁℃时，在2 L的密闭容器中充入NH₃和CO₂模拟工业生产，若原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比（氨碳比）=x，如图是CO₂平衡转化率（α）与氨碳比（x）的关系。其它条件不变时，α随着x增大而增大的原因是                 ；

（3）当x=2，上述反应至5min时各物质的浓不再发生变化，若起始的压强为P₀  KPa，测得平衡体系压强变为起始时的。反应结束后，分离得到90g尿素。

试计算该反应的平均速率v（CO2）=                  ，

该反应的平衡常数（K）=____           _，

达到平衡后NH3的物质的量浓度为                ，

Answer

（8分）①虽然△S<0，使反应不自发，但△H<0使反应自反且影响程度大。（或△G<0,

或其他合理解释）（1分②x增大，相当于c（NH3）增大，CO2转化率增大（2分）

③0.15mol*L-1；Kp=22.8/P03h或0.074；；3mol*L-1（5分）

【解析】

试题解析: （1）2NH3（g）＋CO2（g） CO（NH2）2（l）＋H2O（l） △H<0； △S<0，△H<0；低温下使反应自发

进行；（2） 原料气中的NH3和CO2的物质的量之比（氨碳比）=x，x越大相当于加入的氨气的量越多；两种反应物，增加氨气的浓度，平衡右移，二氧化碳的转化率增大；

（3）2NH3（g）＋CO2（g） CO（NH2）2（l）＋H2O（l）

起始： 2a a 0 0

变化： 2x x 1.5

平衡 2 a -2x a -x 1.5

分离得到90g尿素。尿素的量为1.5摩尔；

压强之比等于物质的量之比：P0 /2 P0/3=（2+1）a / （2 a -2x）+ （a -x）； x=1.5 解之得出a=4.5

v（CO2）=1.5/2/5=0.15mol*L-1； 该反应的平衡常数（K）=1/（2 a -2x）2×（a –x）,带入数值，解之

Kp=22.8/P03 h；达到平衡后NH3的物质的量浓度为（2 a -2x）/2；带入数值，解之为3mol*L-1

考点:反应自发进行的条件、转化率的判断、速率的计算、平衡常数的计算等。