Question

尿素（CO（NH₂）₂，其中氮元素為-3價）在工業中有著非常重要的地位．

（1）工業上在183℃、14MPa條件下，當17g液氨與足量CO₂完全反應生成CO（NH₂）₂（l）和H₂O（l）時，放出51.9kJ/mol的熱量，寫出反應的熱化學方程式

 

，
  按n（NH₃）：n（CO₂）=4：1充入時，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_速（CO₂）

 

B點的正反應速率為v_正（CO₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）
②NH₃的平衡轉化率為

 

．
（2）H₂是未來重要的能源它的制取與儲存是必須解決的兩大問題．電解尿素[CO（NH₂）₂]的堿性溶液制氫的裝置示意圖如圖2（電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極）．電解時，陽極的電極反應式為

 

．Mg₂Cu是一種儲氫合金．350℃時，Mg₂Cu與H₂反應生成MgCu₂和僅含一種金屬元素的氫化物（其中氫的質量分數為7.7%），寫出反應的化學方程式

 

．
（3）在工業上常用尿素還原法制溴化鉀：50～60℃的碳酸鉀溶液中加入尿素，溶解后再加入液溴，生成溴化鉀和對環境無污染的常見氣體，請寫出發生反應的化學方程式

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,熱化學方程式,原電池和電解池的工作原理,轉化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）17g液氨的物質的量是1mol，1mol液氨完全反應放出51.9kJ熱量，則2mol液氨完全反應放出103.8kJ 熱量，據此書寫熱化學反應方程式；
①物質的濃度的越大其反應速率越大；
②根據二氧化碳的量計算參加反應的氨氣的量，再結合轉化率公式計算；
（2）陽極上尿素失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子、氮氣和水；
令金屬氫化物為RH_x，金屬R的相對分子質量為a，則

x

a+x

=0.077，即923x=77a，X為金屬的化合價，討論可得x=2，a=24，故該金屬氫化物為MgH₂；
（3）根據元素守恒結合物質性質知，生成的氣體應該是二氧化碳、氮氣，同時還生成水，根據反應物、生成物及反應條件書寫方程式．

解答： 解：（1）17g液氨的物質的量是1mol，1mol液氨完全反應放出51.9kJ熱量，則2mol液氨完全反應放出103.8kJ 熱量，所以其熱化學反應方程式為2NH₃（l）+CO₂（g）

183℃  .

14MPa

 CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）△H=-103.8kJ/mol，故答案為：2NH₃（l）+CO₂（g）

183℃  .

14MPa

 CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）△H=-103.8kJ/mol；
①物質濃度越大，反應速率越大，A點生成物濃度小于B點生成物濃度，所以A點逆反應速率小于B點逆反應速率，B點正逆反應速率相等，所以A點逆反應速率小于B點正反應速率，故答案為：小于；
②假設充入氨氣、二氧化碳的物質的量分別是4mol、1mol，達到平衡時，反應的n（CO₂）=1mol×0.6=0.6mol，則反應的n（NH₃）=2n（CO₂）=1.2mol，氨氣的轉化率=

1.2mol

4mol

×100%=30%，故答案為：30%；
（2）陽極上尿素失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子、氮氣和水，電極反應式為CO（NH₂）₂+8OH^--6e-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；
令金屬氫化物為RH_x，金屬R的相對分子質量為a，則

x

a+x

=0.077，即923x=77a，X為金屬的化合價，討論可得x=2，a=24，故該金屬氫化物為MgH₂，該反應方程式為2Mg₂Cu+3H₂ 

350℃  .

 MgCu₂+3MgH₂，
故答案為：CO（NH₂）₂+8OH^--6e-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；2Mg₂Cu+3H₂ 

350℃  .

 MgCu₂+3MgH₂；
（3）無毒的含碳、N元素的物質分別為二氧化碳、氮氣，根據元素守恒知，還生成水，所以反應方程式為3K₂CO₃+CO（NH₂）₂+3Br₂  

50-60℃  .

6KBr+4CO₂↑+N₂↑+2H₂O，故答案為：3K₂CO₃+CO（NH₂）₂+3Br₂  

50-60℃  .

6KBr+4CO₂↑+N₂↑+2H₂O．

點評：本題考查較綜合，涉及電解原理、氧化還原反應、化學平衡的計算等知識點，根據物質的性質、反應方程式進行分析解答，注意（2）中氫化物的確定，為難點．