Question

【題目】尿素[CO（NH2）2]是首個(gè)由無(wú)機(jī)物人工合成的有機(jī)物。

（1）工業(yè)上尿素由CO2和NH3在一定條件下合成，其反應(yīng)方程式為_______________。

（2）當(dāng)氨碳比 =4，時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖1所示。

①A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v逆（CO2）_______B點(diǎn)的正反應(yīng)速率v正（CO2）（填“＜”、“＞”或“=”）。

②反應(yīng)達(dá)到平衡后，NH3的轉(zhuǎn)化率為_____________。

（3）人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如圖2。

①電源的負(fù)極為_____（填“A”或“B”）。

②陽(yáng)極室中發(fā)生的電極反應(yīng)為_________，_________________。

③若兩極共收集到氣體13.44L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則除去的尿素為________g（忽略氣體的溶解）。

Answer 1

【答案】 2NH3+CO2CO（NH2）2+H2O < 30％ B 2Cl--2e-=Cl2↑ CO（NH2）2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl 7.2

【解析】(1)CO2和NH3合成CO(NH2)2的化學(xué)方程式為：2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O，故答案為：2NH3+CO2 CO(NH2)2+H2O；

(2)①由CO2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化圖可知，在A點(diǎn)時(shí)反應(yīng)還未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)仍將繼續(xù)正向進(jìn)行，故v逆(CO2)小于B點(diǎn)平衡時(shí)的化學(xué)反應(yīng)速率，故答案為：＜；

②設(shè)CO2的初始物質(zhì)的量為a，則NH3的初始物質(zhì)的量為4a，

2NH3 + CO2CO(NH2)2+H2O

起始/mol 4a a

轉(zhuǎn)化/mol 1.2a 0.6a

平衡/mol 2.8a 0.4a

平衡時(shí)NH3轉(zhuǎn)化率為： ×100%=30%，故答案為：30%；

(3)①根據(jù)電解池中陰離子在陽(yáng)極放電和陽(yáng)離子在陰極放電的規(guī)律及本題圖中的電極產(chǎn)物H2和Cl2，可以判斷出A為電源的正極，B為電源的負(fù)極，故答案為：B；

②陽(yáng)極首先發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，氯氣和尿素反應(yīng)生成氮?dú)�、二氧化碳和氯化氫，�?yáng)極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為：2Cl--2e-=Cl2↑、CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl，故答案為：2Cl--2e-=Cl2↑；CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl；

③陰極反應(yīng)為：6H2O+6e-=6OH-+3H2↑(或6H++6e-=3H2↑)，陽(yáng)極反應(yīng)為：6Cl--6e-=3Cl2↑，CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl，根據(jù)上述反應(yīng)式可以看出在陰、陽(yáng)極上產(chǎn)生的OH-、H+的數(shù)目相等，陽(yáng)極室中反應(yīng)產(chǎn)生的H+通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極室與OH-恰好反應(yīng)生成水，陰極室中電解前后溶液的pH不變；由上述反應(yīng)式可以看出，轉(zhuǎn)移6mole-時(shí)，陰極產(chǎn)生3molH2，陽(yáng)極產(chǎn)生1molN2和1molCO2，故電解收集到的13.44 L氣體中，V(N2)=V(CO2)= =2.688L，即n(N2)=n(CO2)=0.12 mol，根據(jù)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的物質(zhì)的量也為0.12 mol，其質(zhì)量為：m[CO(NH2)2]=0.12 mol×60 gmol-1=7.2 g，故答案為：7.2。