Question

【題目】尿素[CO(NH2)2] 是一種重要的氮肥，在工農業生產中廣泛應用。

(1)工業制備尿素的反應2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)。溫度為TK時，將68gNH3和88gCO2充入容積為100L的恒容密閉容器中，發生上述反應。測得平衡時CO2和H2O(g)物質的量相等。下列敘述正確的是____________。

a．平衡時，NH3的濃度為0.02 molL1

b．當v(NH3)正=2v(H2O)逆時，反應達到平衡狀態

c．若在恒溫恒壓條件下充入稀有氣體，平衡發生正向移動

d．加入適當的催化劑可提高CO2的轉化率

(2)尿素溶于水緩慢水解產生碳酸銨，碳酸銨溶液顯堿性，原因是___________；碳酸銨溶液中離子濃度由大到小的順序為_____________；如果將一定濃度的碳酸銨溶液加入到相同濃度的稀BaCl2和ZnCl2混合液中，首先析出的沉淀是__________。(已知Ksp(BaCO3)=5.1×10－9mol2L－2，Ksp(ZnCO3)=1.4×10－11 mol2L－2)

(3)用甲醛法可以間接測定尿素含氮量。尿素通過處理轉化為銨鹽，甲醛與NH4+作用，其反應如下：4NH4＋＋6HCHO=(CH2)6N4H＋＋3H＋＋6H2O。所生成的H+和(CH2)6N4H＋都可與NaOH溶液反應，用NaOH標準溶液滴定時采用酚酞作指示劑。

稱取Wg尿素樣品，經轉化后得到1000mL溶液，量取25.00mL放入錐形瓶中，滴加2滴酚酞，用0.1000molL－1NaOH標準溶液滴定，滴定至終點時，消耗堿液體積20.50mL。

① 滴定至終點的現象是__________________________。

② 該尿素樣品的純度為__________________________。

Answer 1

【答案】ab 碳酸根離子水解（顯堿性）程度大于銨根離子水解（顯酸性） c(NH4+)＞c(CO32－)＞c(OH－)＞c(HCO3－)＞c(H+) ZnCO3 當滴加最后一滴NaOH溶液，錐形瓶中液體出現淺紅色，半分鐘內不褪去(不立即褪去) 2.46/W×100%

【解析】

利用三段式計算平衡組成、判斷平衡狀態及分析外因對化學平衡的影響；根據溶液的酸堿性判斷水解程度的大小并比較離子濃度，根據Ksp數據分析沉淀的先后；運用中和滴定原理分析滴定終點現象，并由關系式計算樣品純度。

(1)68gNH3、88gCO2的物質的量分別是4mol、2mol，設轉化的CO2物質的量為x。

T K、100L 2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)

起始/mol： 4 2 0 0

轉化/mol： 2x x x x

平衡/mol： 4-2x 2-x x x

因平衡時CO2和H2O(g)物質的量相等，即2-x＝x，得x＝1。

a．平衡時，NH3的濃度為(4-2x)mol÷100L=0.02 molL1；

b．v(NH3)正=2v(H2O)逆，即不同物質表示的正逆反應速率之比等于化學計量數之比，反應達到平衡狀態；

c．在恒溫恒壓條件下充入稀有氣體，相當于減小平衡體系的壓強，使平衡逆向移動；

d．催化劑不能使化學平衡發生移動，不能提高CO2的轉化率。

正確的是ab。

(2)碳酸銨溶于水完全電離①：(NH4)2CO3＝2NH4++CO32－，NH4+水解②：NH4++H2ONH3·H2O+H+，CO32－以第一步水解為主③：CO32－+H2OHCO3－+OH－。碳酸根離子水解程度大于銨根離子水解程度，使溶液呈堿性。據①得c(NH4+)＞c(CO32－)，據③和水電離得c(OH－)＞c(HCO3－)，由溶液呈堿性知c(H+)最小，故c(NH4+)＞c(CO32－)＞c(OH－)＞c(HCO3－)＞c(H+)。濃度相同的稀BaCl2和ZnCl2混合液中加入碳酸銨溶液時，因Ksp(ZnCO3)<Ksp(BaCO3)，故先析出ZnCO3沉淀。

(3)尿素轉化為銨鹽、與甲醛作用后溶液呈酸性，滴入酚酞后溶液無色。隨著NaOH標準溶液的加入，溶液的pH增大，當滴加最后一滴NaOH溶液，錐形瓶中液體出現淺紅色，且半分鐘內不褪去(不立即褪去)，即為滴定終點。

據2CO(NH2)2~2(NH4)2CO3~(CH2)6N4H＋＋3H＋~4NaOH

n[CO(NH2)2]=n(NaOH)=×0.1000molL－1×20.50×10-3L=1.025×10-3mol，

尿素樣品的純度=×100%=×100%。