Question

8．尿素又稱碳酰胺，是含氮量最高的氮肥，工業上利用二氧化碳和氨氣在一定條件下合成尿素．其反應分為如下兩步：
第一步：2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（氨基甲酸銨） （l）△H₁=-330.0kJ•mol^-1
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H₂=+226.3kJ•mol^-1
某實驗小組模擬工業上合成尿素的條件，在一體積為0.5m³密閉容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳，實驗測得反應中各組分的物質的量隨時間的變化如圖所示：
①已知總反應的快慢由慢的一步決定，則合成尿素總反應的快慢由第二步反應決定．
②反應進行到10min時測得CO₂的物質的量如圖所示，則用CO₂表示的第一步反應的速率v（CO₂）=1.5×10^-4mol/（L•min）．
③當反應在一定條件下達到平衡，若在恒溫、恒容下再充入一定量氣體He，則CO（NH₂）₂（l）的質量不變（填“增加”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 ①已知總反應的快慢由慢的一步決定，結合圖象變化趨勢進行判斷，反應快慢可以依據第一步和第二步反應的曲線斜率比較大小；
②分析圖象計算10分鐘時二氧化碳的消耗物質的量，結合化學反應速率概念進行計算；
③恒溫、恒容下再充入一定量氣體He，對平衡不產生影響．

解答 解：①由圖象可知在15分鐘左右，氨氣和二氧化碳反應生成氨基甲酸銨后不再變化，發生的是第一步反應，氨基甲酸銨先增大再減小最后達到平衡，發生的是第二部反應，從曲線斜率不難看出第二部反應速率慢，已知總反應的快慢由慢的一步決定，故合成尿素總反應的快慢由第二步決定，
故答案為：二；
②依據圖象分析，二氧化碳再進行到10min時物質的量為0.25mol，所以此時的反應速率為=$\frac{\frac{1mol-0.25mol}{500L}}{10min}$1.5×10^-4mol/L•min，
故答案為：1.5×10^-4；
③恒溫、恒容下再充入一定量氣體He，對平衡不產生影響，故CO（NH₂）₂（l）的質量不變，
故答案為：不變．

點評 本題考查化學平衡的影響因素分析，化學反應速率的影響因素判斷，圖象分析反應的進行程度，題目難度中等．