Question

【題目】工業上采用CO2與NH3為原料合成尿素[CO(NH2)2]，反應原理為：

①2NH3 +CO2＝H2NCOONH4； ②H2NCOONH4＝CO(NH2)2 + H2O

（1）將一定量=3的原料氣通入合成塔中，在分離出的氣體中測得=6，則該反應中CO2的轉化率（CO2轉化率=×100%）為______。

（2）合成中氨碳比[]、水碳比[]以及反應的溫度對CO2的平衡轉化率的影響如圖，則該反應最適宜的條件是：氨碳比為______，反應溫度為______。

（3）實驗室用以下裝置模擬第一步反應合成H2NCOONH4（氨基甲酸銨）的實驗。

已知：H2NCOONH4遇水易發生非氧化還原反應，生成碳酸銨或碳酸氫銨。

①裝置A用于制備氨氣，則固體M可以是______或______。

②反應中若有水存在，寫出生成碳酸氫銨反應的化學方程式______。

③選用干冰提供CO2的優點是______。裝置C為吸收尾氣的裝置，導管未插入液面以下的目的是______。

Answer 1

【答案】75% 4 190~195℃（或190~195℃任意值） 堿石灰 CaO CO2+NH3+H2O＝NH4HCO3（或寫成H2NCOONH4 +H2O＝NH4HCO3+NH3） 快速簡便的制備CO2（或保證參與反應的CO2無水） 防止倒吸

【解析】

（1）由的起始量和分離出的量計算反應消耗的二氧化碳的量，再由轉化率公式計算既得；

（2）由圖可知，氨碳比為4、反應溫度在190~195℃范圍時，CO2的平衡轉化率最大；

（3）由實驗裝置圖可知，裝置A用濃氨水與氧化鈣固體或氫氧化鈉固體或堿石灰反應制備氨氣，并用盛有堿石灰的干燥管干燥氨氣；裝置B用干冰升華制備干燥二氧化碳氣體；二氧化碳氣體和氨氣在硬質玻璃管中反應生成氨基甲酸銨，為防止氨基甲酸銨水解，用盛有堿石灰的干燥管吸收二氧化碳，并防止水蒸氣進入硬質玻璃管中；用盛有稀硫酸的洗氣瓶吸收過量的氨氣，防止污染環境。

（1）若起始n（CO2）為1mol，則n（NH3）為3mol，設消耗n（CO2）為xmol，由方程式可知分離出的氣體中==6，解得x=0.75mol，則的轉化率為×100%=75%，故答案為：75%；

（2）由圖可知，氨碳比為4、反應溫度在190~195℃范圍時，CO2的平衡轉化率最大，故答案為：4；190~195℃（或190~195℃任意值）；

（1）①裝置A用濃氨水與氧化鈣固體或氫氧化鈉固體或堿石灰反應制備氨氣，故答案為：堿石灰；CaO；

②反應中若有水存在，氨氣、二氧化碳和水反應生成碳酸氫銨，或反應生成的氨基甲酸銨發生水解反應生成碳酸氫銨，反應的化學方程式為CO2+NH3+H2O＝NH4HCO3或H2NCOONH4 +H2O＝NH4HCO3+NH3，故答案為：CO2+NH3+H2O＝NH4HCO3（或寫成H2NCOONH4 +H2O＝NH4HCO3+NH3）；

③裝置B用干冰升華快速簡便制備干燥二氧化碳氣體；若導管未插入液面下，氨氣與稀硫酸反應會產生倒吸，故答案為：快速簡便的制備CO2（或保證參與反應的CO2無水）；防止倒吸。