尿素是蛋白质代谢的产物,也是重要的化学肥料。工业合成尿素反应如下:
(1)在一个真空恒容密闭容器中充入CO2和NH3发生上述反应合成尿素,恒定温度下混合气体中的氨气含量如图所示。
①A点的正反应速率v正(CO2)_______B点的逆反应速率v逆(CO2)(填“>”、“<”或“=”);
氨气的平衡转化率为________________________。
②关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是________________
A.分离出少量的尿素,反应物的转化率将增大 |
B.平衡时再充入一定量NH3 (g),CO2的转化率增大 |
C.NH3的转化率始终等于CO2的转化率 |
D.加入有效的催化剂能够提高尿素的产率 |
(2)合成尿素的反应在进行时分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(l) (氨基甲酸铵) △H1
第二步:H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l) △H2
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如下图Ⅰ所示:
①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第_______步反应决定,总反应进行到 _______ min时到达平衡。
②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量如图所示,则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)=_________ 。
③第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图Ⅱ所示,则△H2 ________0(填“>”“<”或“=”)
④第一步反应的△S ________0(填“>”、“<”或,“=”),在________(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。
(3)氨基甲酸铵极易水解成碳酸铵,酸性条件水解更彻底。将氨基甲酸铵粉末逐渐加入1L0.1mol/L的盐酸溶液中直到pH=7(室温下,忽略溶液体积变化),共用去0.052mol氨基甲酸铵,此时溶液中几乎不含碳元素。此时溶液中c(NH4+)= _____________________;NH4+水解平衡常数值为______________。