尿素是氮肥中含氮量最高的品种，是良好的中性速效肥料，且不会影响土质。由氨和二氧化碳合成尿素的总反应式为：2NH₃（g）+CO₂（g）⇌CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H=-103.7kJ/mol。回答下列问题：

（1）关于合成尿素的反应机理有多种说法，一般认为该反应是分两步进行的：
a.2NH₃（g）+CO₂（g）⇌NH₂COONH₄（l）△H₁=-119.2kJ/mol
b.NH₂COONH₄（l）⇌CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H₂
①△H₂=

+15.5kJ/mol

+15.5kJ/mol

。
②已知反应b的活化能远大于反应a的，则该反应机理下的决速步骤是反应

b

b

。（填“a”或“b”）
③如图1为某工厂的尿素合成塔内的轴向温度测定数据，根据图示数据可以推断，合成塔下部

1

3

的容积内都在进行反应

a

a

。（填“a”或“b”）
（2）反应物料氨与二氧化碳的物质的量比称为氨碳比（下文中水碳比同理），氨碳比对尿素平衡产率的影响如表所示（恒压20MPa下测定）：

温度/C	NH3：CO2物质的量之比
	2	3	4	5
140	43	55	62	73
150	45	58	67	78
160	46	61	70	80
180	49	62	71	81

由表可见，氨碳比提高，尿素的平衡产率也提高，因为过剩的氨气既可以促进二氧化碳的转化，又能够

与水反应生成NH₃•H₂O，利于水从体系中分离，可以移去产物

与水反应生成NH₃•H₂O，利于水从体系中分离，可以移去产物

，皆可使平衡向着生成尿素的方向移动。
（3）如图2为尿素平衡产率与温度和水碳比的关系，则图中水碳比A、B、C由大到小的关系为

C＞B＞A

C＞B＞A

。由图可见，相同水碳比时平衡产率开始随温度升高而增大，若继续升温，平衡产率会逐渐下降，试结合分步的反应机理说明其中的原因

决速步骤反应b为吸热反应，升高温度利于平衡正向移动，转化率升高；温度过高，副反应会增多，从而使转化率降低

决速步骤反应b为吸热反应，升高温度利于平衡正向移动，转化率升高；温度过高，副反应会增多，从而使转化率降低

。
（4）实验室模拟尿素的合成，恒定温度为160℃，在一容积可变的容器中，按照氨碳比为5充入原料气，恒定压强为20MPa进行反应直到平衡：
①以下叙述能说明反应达到平衡状态的是

abc

abc

。
a.容器中氨碳比保持不变
b.气体密度保持不变
c.气体平均相对分子质量保持不变
②计算该温度下的压强平衡常数K_p=

0.017

0.017

MPa^-2（以分压表示，分压=总压×气体物质的量分数，结果保留三位小数）。