Question

2．尿素是蛋白質代謝的產物，也是重要的化學肥料，工業合成尿素反應如下：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）
（1）在一個真空恒容密閉容器中充入CO₂和NH₃發生上述反應合成尿素，恒定溫度下混合氣體中的氨氣含量如圖所示．A點的正反應速率v正（CO₂）＞B點的逆反應速率v逆（CO₂）（填“＞”、“＜”或“=”）；氨氣的平衡轉化率為75%．
（2）氨基甲酸銨是合成尿素的一種中間產物．將體積比為2：1的NH₃和CO₂混合氣體充入一個容積不變的真空密閉容器中，在恒定溫度下使其發生下列反應并達到平衡：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s） 將實驗測得的不同溫度下的平衡數據列于下表：

溫度（℃）	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡氣體總濃度（10-3mol/L）	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

①關于上述反應的焓變、熵變說法正確的是A．
A．△H＜0，△S＜0  B．△H＞0，△S＜0  C．△H＞0，△S＞0，D．△H＜0，△S＞0．

Answer 1

分析 （1）圖象分析氨氣的體積分數從50%變化為20%后體積分數保持不變，說明B點反應達到平衡狀態，A點氨氣體積百分含量大于B的氨氣體積百分含量，說明反應正向進行達到平衡狀態，A點的正反應速率大于B點的正反應速率；依據氨氣的體積分數結合平衡三段式列式計算平衡轉化率；
（2）①根據表中的數據分析：溫度越高，則平衡氣體的總濃度越大，所以升高溫度，平衡逆向移動，正反應反應是放熱反應；
反應物是氣體，產物是固體，該反應是熵減小的過程，依此進行判斷．

解答 解：（1）氨氣的體積分數從50%變化為20%后體積分數保持不變，說明B點反應達到平衡狀態，A點氨氣體積百分含量大于B的氨氣體積百分含量，說明反應正向進行達到平衡狀態，A點的正反應速率大于B點的正反應速率，故v_正（CO₂）＞v_逆（CO₂）；
設氨氣為50mol，二氧化碳為50mol，氨氣消耗的物質的量x，開始氨氣體積分數為50%，則               
            2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）
起始量（mol）   50     50         0              0
變化量（mol）   x    0.5x         0.5x          0.5x
平衡量（mol） 50-x  50-0.5x       0.5x          0.5x
平衡時氨氣的體積分數為20%，故$\frac{50-x}{50-0.5x+50-x+0.5x}×100%$=20%；解得x=37.5mol，
故氨氣的平衡轉化率=$\frac{37.5mol}{50mol}×100%$=75%，
故答案為：＞；75%；
（2）①根據表中的數據分析：溫度越高，則平衡氣體的總濃度越大，所以升高溫度，平衡逆向移動，正反應反應是放熱反應，故△H＜0；
反應物是氣體，產物是固體，該反應是熵減小的過程，即，△S＜0，
故選A．

點評 本題考查化學反應速率及轉化率的相關計算、化學平衡的移動原理等知識，難度中等．