2.1. Химические уравнения и их анализ.

Образование карбамида из аммиака и углекислого газа описывается уравнением реакции

2NH₃ + CO₂ ↔ H₂NCONH₂ + H₂O ∆Н = – 110,1 кДж (2.1)

Реакция осуществляется в две стадии:

сначала образуется аммониевая соль карбаминовой кислоты (карбамат аммония):

2 NH₃ + CO₂↔H₂NCOONH₄; ∆Н = – 125,6 кДж (2.1а)

затем карбамат разлагается с образованием карбамида и воды (реакция дегидратации):

H₂NCOONH₄ ↔ H₂NCONH₂ + H₂O; ∆Н = +15,5 кДж (2.1б)

Реакция (2.1) протекает в кинетической области. Суммарно её можно рассматривать как некаталитический гетерогенный процесс, протекающий с участием газообразной и жидкой (или расплавленной) фаз.

Первая стадия – реакция (2.1а) – обратимая, экзотермическая (∆Н < 0), идет с уменьшением энтропии (∆S < 0) и протекает с большой скоростью. В соответствии с принципом Ле-Шателье на смещение равновесия, вправо благоприятно сказываются следующие условия:

– повышение давления;

– понижение температуры, т. е. необходим отвод тепла.

Вторая стадия – реакция (2.1б) – обратимая, эндотермическая (∆Н > 0), идёт с увеличением энтропии (∆S > 0). Эта реакция значительно более медленная, чем реакция (1а) и является лимитирующей для процесса в целом. Для смещения равновесия реакции разложения карбамата (2.1б) вправо требуется повышение температуры.