Question

（14分）1773年，伊萊爾·羅埃爾（Hilaire Rouelle）發現尿素。1828年，弗里德里希·維勒首次使用無機物質氰酸鉀[KCNO]與硫酸銨人工合成了尿素[CO(NH₂)₂]。
（1）維勒合成尿素的化學反應方程式為                       。
（2）工業上尿素是由CO₂和NH₃在一定條件下合成，其反應方程式為                      當氨碳比的轉化率隨時間的變化關系如圖1所示。
①A點速率v_逆（CO₂）      點速率為V_正（CO₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）
②NH₃的平衡轉化率為                   。

（3）人工腎臟可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陰極室中發生的電極反應式為               
③電解結束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將       (填“增大”、“減小”、“不變”)若兩極共收集到氣體11.2L（標準狀況），則除去的尿素為       g（忽略氣體的溶解）。

Answer 1

（14分）
（1）2KCNO+(NH₄)₂SO₄=2CO(NH₂)₂+K₂SO₄
（2）2NH₃+CO₂CO(NH₂)₂+H₂O     小于     30%
（3）B （1分）    2H⁺+2e^- ="=" H₂ ↑ （1分）            不變      6.0 （其余均2分）

（1）一個簡單的復分解反應：2KCNO+(NH₄)₂SO₄=2CO(NH₂)₂+K₂SO₄
（2）根據反應物和生成物可知，反應的方程式是2NH₃+CO₂CO(NH₂)₂+H₂O。
①根據圖像可知，B點CO₂的轉化率不再發生變化，所以是平衡狀態。因此A點沒有達到平衡狀態，因此A點的逆反應速率小于B的點的正反應速率；
②如果設CO₂的物質的量是1mol，則氨氣是4mol。根據圖像可知，CO₂的轉化率是0.6，則消耗CO₂是0.6mol，所以消耗氨氣是1.2mol，因此氨氣的轉化率是1.2÷4＝0.3，即30％。
（3）①根據裝置圖可知，和電源B極相連的產生氫氣，所以該電極是陰極，氫離子放電，所以B是電源的負極，A是正極。
②陽極失去電子，所以溶液中的氯離子放電，生成氯氣。氯氣具有氧化性，能氧化尿素生成氮氣和CO₂，方程式分別是2Cl^--2e^-=Cl₂↑、CO(NH₂)₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl。
③由以上的方程式可計算出除去的尿素為6.0g