(3)①根据电解池中阴离子在阳极放电和阳离子在阴极放电的规律,结合本题图中的电极产物H2和Cl2可以判断出A为电源的正极,B为电源的负极;
②由图可知,阳极室首先是氯离子放电生成氯气,氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳,同时会生成HCl;
③阴极反应为:6H2O+6e﹣═6OH﹣+3H2↑(或6H++6e﹣═3H2↑)
阳极反应为:6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl
根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH﹣、H+的数目相等,阳极室中反应产生的H+通过质子交换膜进入阴极室与OH﹣恰好反应生成水,所以阴极室中电解前后溶液的pH不变;
由上述反应式可以看出,转移6 mol e﹣时,阴极产生3 mol H2,阳极产生1 mol N2和1 mol CO2,根据n=计算两极产生的气体的物质的量,利用气体中各组分的比例关系,计算n(N2)=n(CO2),再根据方程式计算尿素的物质的量,根据m=nM计算尿素的质量.
【解答】解:(1)CO2和NH3合成CO(NH2)2,根据元素守恒可知,同时还有H2O生成,化学方程式为:
2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O,故答案为:2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O;
(2)①由CO2的转化率随时间变化图可知在A点时反应还未达到平衡状态,反应仍将继续正向进行,故v逆(CO2)小于B点平衡时的化学反应速率,故答案为:小于;
②设CO2的初始物质的量为a,则NH3的初始物质的量为4a,由图可知,CO2的转化率为60%,故转化的二氧化碳为a×60%=0.6a,根据方程式可知,转化的NH3的物质的量为0.6a×2=1.2a,故平衡时氨气的转化率定为×100%=30%,
故答案为:30%;
(3)①由图可知,左室电极产物为Cl2,发生氧化反应,故A为电源的正极,右室电解产物H2,发生还原反应,故B为电源
的负极,故答案为:B;
②由图可知,阳极室首先是氯离子放电生成氯气,氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳,同时会生成HCl,阳极室中发生的反应依次为:6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl,
故答案为:6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl;
③阴极反应为6H2O+6e﹣═6OH﹣+3H2↑(或6H++6e﹣═3H2↑)
阳极反应为6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl
根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH﹣、H+的数目相等,阳极室中反应产生的H+通过质子交换膜进入阴极室与OH﹣恰好反应生成水,所以阴极室中电解前后溶液的pH不变;
由上述反应式可以看出,转移6 mol e﹣时,阴极产生3 mol H2,阳极产生1 mol N2和1 mol CO2,故电解收集到的13.44 L气体,物质的量为=0.6mol,即n(N2)=n(CO2)=0.6mol×=0.12 mol,
根据方程式CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl可知生成0.12 mol N2所消耗的CO(NH2)2的物质的量也为0.12 mol,其质量为:m[CO(NH2)2]=0.12 mol×60 g•mol﹣1=7.2 g,
故答案为:不变,7.2.
【点评】考查化学平衡的计算、电解池原理与有关计算,难度较大,(3)中关键注意观察电极产物,判断发生的反应,注意根据方程式判断左室中PH值的变化.