Question

【題目】尿素[CO（NH2）2]是首個由無機物人工合成的有機物。

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

（2）當氨碳比 =4，時CO2的轉化率隨時間的變化關系如圖1所示。

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

②反應達到平衡后，NH3的轉化率為_____________。

（3）人工腎臟可采用間接電化學方法除去代謝產物中的尿素，原理如圖2。

①電源的負極為_____（填“A”或“B”）。

②陽極室中發生的電極反應為_________，_________________。

③若兩極共收集到氣體13.44L（標準狀況），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的轉化率隨時間變化圖可知，在A點時反應還未達到平衡狀態，反應仍將繼續正向進行，故v逆(CO2)小于B點平衡時的化學反應速率，故答案為：＜；

②設CO2的初始物質的量為a，則NH3的初始物質的量為4a，

2NH3 + CO2CO(NH2)2+H2O

起始/mol 4a a

轉化/mol 1.2a 0.6a

平衡/mol 2.8a 0.4a

平衡時NH3轉化率為： ×100%=30%，故答案為：30%；

(3)①根據電解池中陰離子在陽極放電和陽離子在陰極放電的規律及本題圖中的電極產物H2和Cl2，可以判斷出A為電源的正極，B為電源的負極，故答案為：B；

②陽極首先發生氧化反應生成氯氣，氯氣和尿素反應生成氮氣、二氧化碳和氯化氫，陽極室中發生的反應依次為：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陰極反應為：6H2O+6e-=6OH-+3H2↑(或6H++6e-=3H2↑)，陽極反應為：6Cl--6e-=3Cl2↑，CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl，根據上述反應式可以看出在陰、陽極上產生的OH-、H+的數目相等，陽極室中反應產生的H+通過質子交換膜進入陰極室與OH-恰好反應生成水，陰極室中電解前后溶液的pH不變；由上述反應式可以看出，轉移6mole-時，陰極產生3molH2，陽極產生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的物質的量也為0.12 mol，其質量為：m[CO(NH2)2]=0.12 mol×60 gmol-1=7.2 g，故答案為：7.2。