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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.在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2CO2NH4(s)△H1=akJ•mol-1反应
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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.在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2CO2NH4(s)△H1=a kJ•mol-1
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ•mol-1
总反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ•mol-1
请回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的△H1=___(用具体数据表示).
(2)反应Ⅱ的△S___(填>或<)0,一般在___情况下有利于该反应的进行.
(3)反应Ⅲ中影响CO2平衡转化率的因素很多,下图1为某特定条件下,不同水碳比
和温度影响CO2平衡转化率变化的趋势曲线.
①其他条件相同时,为提高CO2的平衡转化率,生产中可以采取的措施是___(填提高或降低)水碳比.
②当温度高于190℃后,CO2平衡转化率出现如图1所示的变化趋势,其原因是___.
![作业帮](http://img.zuoyebang.cc/zyb_f6dcd98dc99d13674e541db0c405d194.jpg)
(4)某研究小组为探究反应Ⅰ中影响c(CO2)的因素,在恒温下将0.4molNH3和0.2molCO2放入容积为2L的密闭容器中,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,请画出t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线(t2达到新的平衡)___.
(5)尿素在土壤中会发生反应CO(NH2)2+2H2O⇌(NH4)2CO3.下列物质中与尿素有类似性质的是___.
A.NH2COONH4 B.H2NOCCH2CH2CONH2C.HOCH2CH2OH D.HOCH2CH2NH2.
反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2CO2NH4(s)△H1=a kJ•mol-1
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ•mol-1
总反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ•mol-1
请回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的△H1=___(用具体数据表示).
(2)反应Ⅱ的△S___(填>或<)0,一般在___情况下有利于该反应的进行.
(3)反应Ⅲ中影响CO2平衡转化率的因素很多,下图1为某特定条件下,不同水碳比
n(H2O) |
n(CO2) |
①其他条件相同时,为提高CO2的平衡转化率,生产中可以采取的措施是___(填提高或降低)水碳比.
②当温度高于190℃后,CO2平衡转化率出现如图1所示的变化趋势,其原因是___.
![作业帮](http://img.zuoyebang.cc/zyb_f6dcd98dc99d13674e541db0c405d194.jpg)
(4)某研究小组为探究反应Ⅰ中影响c(CO2)的因素,在恒温下将0.4molNH3和0.2molCO2放入容积为2L的密闭容器中,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,请画出t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线(t2达到新的平衡)___.
(5)尿素在土壤中会发生反应CO(NH2)2+2H2O⇌(NH4)2CO3.下列物质中与尿素有类似性质的是___.
A.NH2COONH4 B.H2NOCCH2CH2CONH2C.HOCH2CH2OH D.HOCH2CH2NH2.
▼优质解答
答案和解析
(1)反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2CO2NH4(s)△H1=a kJ•mol-1
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ•mol-1
总反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(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 kJ•mol-1;
(2)反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)⇌CO(NH2)2(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(NH2)2(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(NH2)2(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)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:
;
(5)尿素在土壤中会发生反应CO(NH2)2+2H2O⇌(NH4)2CO3.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,能够与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,不具有此性质,故D不符合;
故答案为:AB.
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ•mol-1
总反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(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 kJ•mol-1;
(2)反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)⇌CO(NH2)2(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(NH2)2(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(NH2)2(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)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:
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故答案为:
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(5)尿素在土壤中会发生反应CO(NH2)2+2H2O⇌(NH4)2CO3.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,能够与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,不具有此性质,故D不符合;
故答案为:AB.
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