尿素的生产通常是在高温高压的条件下,经历两步反应实现:化学方程式焓变△H/kJ•mol-1活化能E/kJ•mol-1甲铵生成2NH3(1)+CO2(1)⇌NH4COONH2(1)-100.5101.2甲铵脱水NH4COO
尿素的生产通常是在高温高压的条件下,经历两步反应实现:
化学方程式焓变
△H/kJ•mol-1活化能E/kJ•mol-1甲铵生成2NH3(1)+CO2(1)⇌NH4COONH2(1)-100.5101.2甲铵脱水NH4COONH2(1)⇌(NH2)2CO(1)+H2O(1)+27.6189.1已知甲铵生成反应一般情况下几乎能够完全进行.请回答下列问题:
(1)甲铵脱水反应随着温度的升高,该反应平衡常数______(填“增大”、“减小”或“不变”).尿素合成的总反应速率取决于甲铵______(填“生成”或“脱水”)反应(提示:多步反应的总速率取决于慢反应).
(2)2NH3(1)+CO2(1)⇌(NH2)2CO(1)+H2O(1)△H=______kJ•mol-1.对于液相反应常用某组分B达到平衡时的物质的量分数x(B)表示平衡常数(记作Kx),则该反应的平衡常数表达式Kx=x[(NH2)2CO]•x(H2O)x2(NH3)•x(CO2)
x[(NH2)2CO]•x(H2O)x2(NH3)•x(CO2)
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(3)尿素合成过程中通过控制温度、NH3和CO2的物质的量比(氨碳比a)、生成物H2O和反应物CO2的物质的量比(水碳比)等因素来提高CO2的转化率.
①如图1是在其他因素一定,不同氨碳比条件下CO2平衡转化率与温度的关系图.下列说法正确的是______
A.CO2平衡转化率随着温度的升高而增大
B.工业生产尿素常采取通入大量的氨气来提高CO2平衡转化率.
C.图中CO2平衡转化率先增大,是因为此温度范围对甲铵脱水反应影响较大;后减小,是因为过高的温度促使甲铵生成反应向逆向移动.
D.过高的水碳比不利于尿素的合成,应不断将生成的水脱离反应体系.
②如图2是在氨碳比均为4,190℃和220℃时的水碳比对CO2平衡转化率的影响.在图2中画出此氨碳比下180℃的变化趋势示意图.