(15分)二氧化碳的过度排放会引发气候问题,而进行有效利用则会造福人类,如以CO2和NH3 为原料合成尿素。经研究发现该反应过程为:
①CO2(g)+2NH3(g)NH2COONH4(s) △H1
②NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2>0
请回答下列问题:
(1)研究反应①的平衡常数(K)与温度(T)的关系,如图1所示,则△H1____0。(选填“>”、“<”或“=”)。
(2)有体积可变(活塞与容器之间的摩擦力忽略不计)的密闭容器如图2所示,现将3molNH3和2molCO2放入容器中,移动活塞至体积V为3L,用铆钉固定在A、B点,发生合成尿素的总反应如下:
CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)
测定不同条件、不同时间段内的CO2的转化率,得到如下数据:
CO2的转化率T(℃) |
10min |
20min |
30min |
40min |
T1 |
30% |
65% |
75% |
75% |
T2 |
45% |
50% |
a1 |
a2 |
①T1℃下,l0min内NH3的平均反应速率为__________。
②根据上表数据,请比较T1_________T2(选填“>”、“<”或“=”);T2℃下,第30min时,a1=________,该温度下的化学平衡常数为_________。
③T2℃下,第40min时,拔去铆钉(容器密封性良好)后,活塞没有发生移动,再向容器中通人3molCO2,此时v(正)_____v(逆)(选填“>”、“<”或“=”),判断的理由是______。
(3)请在下图中补画出合成氨总反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)过程中能量变化图,并标明中间产物〔NH2COONH4(s)〕、 生成物CO(NH2)2(s)+H2O(g)〕。