二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源.以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例.在尿素合成塔中的

2025-03-25 02:04:13
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回答1:

(1)反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)?NH2CO2NH4(s)△H1=a kJ?mol-1
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)?CO(NH22(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ?mol-1
总反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ?mol-1
由盖斯定律总反应Ⅲ-反应Ⅱ,得到2NH3(g)+CO2(g)?NH2CO2NH4(s)△H1=a=-159.47kJ?mol-1
故答案为:-159.47;
(2)反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)?CO(NH22(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ?mol-1,反应前后气体体积增大,△S>0,焓变分析可知是吸热反应,△H>0,所以依据反应自发进行的判断依据△H-T△S<0,需要在高温下反应自发进行,
故答案为:>;高温;
(3)①反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ?mol-1,其他条件相同时,为提高CO2的平衡转化率,平衡正向进行,依据图象中的水碳比数据分析判断,生产中可以采取的措施是降低水碳比,二氧化碳转化率增大,故答案为:降低;
②反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ?mol-1,是放热反应,升温高于190°C,依据图象分析可知,二氧化碳转化率减小,因为温度升高,平衡逆向进行,
故答案为:温度高于190℃时,因为反应Ⅲ是放热反应,温度升高平衡向逆方向进行,CO2的平衡转化率降低;
(4)反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)?NH2CO2NH4(s)△H1=-159.47kJ?mol-1,平衡常数K=

1
c(CO2)c2(NH3)

起始温度相同,反应Ⅰ由在恒温容器进行改为在绝热(与外界没有热量交换)容器中进行,反应是放热反应,随反应进行温度升高平衡逆向进行,平衡常数减小,
故答案为:
1
c(CO2)c2(NH3)
;减少;
(5)在恒温下将0.4mol NH3和0.2mol CO2放入容积为2L的密闭容器中,达到平衡时,
                2NH3(g)+CO2(g)?NH2CO2NH4(s)
起始量(mol/L)  0.2       0.1           0
变化量(mol/L) 0.15       0.075
平衡量(mol/L) 0.05        0.025
t1时达到平衡过程中c(CO2)随时间t变化趋势曲线如图2所示.若其他条件不变,t1时将容器体积压缩到1L,二氧化碳浓度应增大到0.05mol/L,压强增大,平衡正向进行,由于生成物是固体,所以达到平衡状态,二氧化碳浓度保持不变,据此画出变化曲线为:
,故答案为:

(6)尿素在土壤中会发生反应CO(NH22+2H2O?(NH42CO3.分析结构特征可知,物质性质取决于官能团,尿素中氨基和羰基相连和水反应生成铵根离子,所以选项中符合此结果特征的有类似性质:
A.NH2COONH4 ,结构中含有与羰基连接的氨基,故A符合;
B.H2NOCCH2CH2CONH2 结构中含有与羰基连接的氨基,故B符合;
C.HOCH2CH2OH,结构中不含有氨基,故C不符合;        
D.HOCH2CH2NH2,分子中的氨基不是和羰基连接,不具备次性质,故D不符合;
故答案为:A、B.