Question

【題目】工業(yè)生產(chǎn)以NH3和CO2為原料合成尿素[CO(NH2)2]，反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2 (l)+H2O (l)。

（1）T1℃時，在2L的密閉容器中充入NH3和CO2模擬工業(yè)生產(chǎn)，若原料氣中的NH3和CO2的物質(zhì)的量之比（氨碳比）=x，如圖是CO2平衡轉(zhuǎn)化率(α)與氨碳比(x)的關(guān)系。其它條件不變時，α隨著x增大而增大的原因是__________________.

（2）當(dāng)x=2，上述反應(yīng)至5min時各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，若起始的壓強(qiáng)為P0KPa，測得平衡體系壓強(qiáng)變?yōu)槠鹗紩r的。反應(yīng)結(jié)束后，分離得到90g尿素。

試計算該反應(yīng)的平均速率υ(CO2)=________________，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________，達(dá)到平衡后NH3的物質(zhì)的量濃度為______________。

Answer 1

【答案】 x增大，相當(dāng)于c(NH3)增大，CO2轉(zhuǎn)化率增大 0.15 mol·L-1·min-1 0.074 3 mol·L-1

【解析】（1）增大反應(yīng)物濃度，平衡正向進(jìn)行，α隨著x增大而增大的原因是:x增大，相當(dāng)于c(NH3)增大，CO2轉(zhuǎn)化率增大；（2）當(dāng)x=2，原料氣中的NH3和CO2的物質(zhì)的量之比為2，設(shè)二氧化碳物質(zhì)的量為a，氨氣物質(zhì)的量為2a，上述反應(yīng)至5min時各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，測得體系壓強(qiáng)變?yōu)殚_始時的2/3，氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，反應(yīng)結(jié)束后，分離得到90g尿素，物質(zhì)的量n（CO(NH2)2 ）=90g/60g·mol－1=1.5mol，消耗氨氣物質(zhì)的量為3mol，消耗二氧化碳物質(zhì)的量為1.5mol，利用化學(xué)平衡三行計算列式計算，

2NH3（g）+CO2（g）CO(NH2)2 （l）+H2O（l），

起始量/mol 2a a 0 0

變化量/mol 3 1.5 1.5 1.5

平衡量/mol 2a-3 a-1.5 1.5 1.5

測得體系壓強(qiáng)變?yōu)殚_始時的2/3，氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，2a－3+a-1.5=2/3×（2a+a）a=4.5mol,二氧化碳反應(yīng)速率V=△c/△t=1.5mol/（2L×5min）=0.15mol·L－1·min－1，平衡時氨氣的濃度=（2×4.5mol-3mol）/2L=3mol·L－1，CO2的濃度=（4.5mol－1.5mol)/2L=1.5mol·L－1,平衡常數(shù)K=1/(33×1.5)=0.074，達(dá)到平衡后NH3的物質(zhì)的量濃度=（2×4.5mol-3mol）/2L=3mol·L－1。