Question

10．工業(yè)上由CO₂和NH₃合成尿素（2NH₃+CO₂═CO（NH₂）₂+H₂O ）．
（1）當$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$=2，CO₂的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關系如圖1所示．則NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率為40%．
（2）用如圖2所示裝置電解尿素和KOH的混合液制取氫氣時，a、b均為惰性電極，隔膜僅僅起阻止氣體通過的作用，寫出a電極的電極反應式CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+N₂↑+4H₂O．若電解過程中發(fā)生了6mol電子的轉(zhuǎn)移，則消耗尿素60g，得到標準狀況下的氫氣67.2L．

Answer 1

分析 （1）二氧化碳的量計算參加反應的氨氣的量，假設充入氨氣、二氧化碳的物質(zhì)的量分別是2mol、1mol，達到平衡時，反應的n（CO₂）=1mol×0.4=0.4mol，則反應的n（NH₃）=2n（CO₂）=0.8mol，再結合轉(zhuǎn)化率公式計算；
（2）由陽極排出液中含有大量的碳酸鹽成份，則尿素在陽極參與反應，N元素的化合價升高，以此來書寫陽極電極反應；由圖可知，陰極生成氫氣以此來書寫陰極電極反應，結合電子守恒計算消耗的尿素和生成的氣體．

解答 解：（1）假設充入氨氣、二氧化碳的物質(zhì)的量分別是2mol、1mol，達到平衡時，反應的n（CO₂）=1mol×0.4=0.4mol，則反應的n（NH₃）=2n（CO₂）=0.8mol，氨氣的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.8mol}{2mol}$×100%=40%，
故答案為：40%；
（2）由陽極排出液中含有大量的碳酸鹽成份，尿素在陽極參與反應，則陽極反應式為：CO（NH₂）₂+8OH^-+6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，由圖可知，陰極生成氫氣，則陰極反應為：6H₂O-6e^-═3H₂↑+6OH^-，電子守恒分析可知，電解過程中發(fā)生了6mol電子的轉(zhuǎn)移消耗尿素1mol，質(zhì)量=1mol×60g/mol=60g，得到標準狀況下的氫氣3mol，標準狀況下氣體體積=3mol×22.4L/mol=67.2L，
故答案為：CO（NH₂）₂+8OH^-+6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；60；67.2．

點評 本題主要考查了化學平衡的計算、原電池的工作原理，學生應學會利用習題中的信息結合所學的知識來解答，題目難度不大，注意對高考熱點的訓練．