题目内容

4．合成氨尿素工业生产过程中涉及到的物质转化过程如图所示．

（1）天然气在高温、催化剂作用下与水蒸气反应生成 H2和 CO 的化学化学方程式为CH4+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+3H2；
（2）如图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为1：3时，平衡混合物中氨的体积分数．

①若分别用υ  （NH）和υ  （NH）表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率，则υA（NH3）＜υB （NH3）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在相同温度、当压强由p1变为p3时，合成氨反应的化学平衡常数不变．（填“变大”、“变小”或“不变”）．
（3）NH3（g） 与CO2（g） 经过两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如图2：NH3（g） 与CO2（g） 反应生成尿素的热化学方程式为2NH3（g）+CO2（g）═CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=-134 kJ/mol人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图3所示．阳极室中发生的反应依次为2Cl--2e-=Cl2↑、CO（NH2）2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl．
（4）运输氨时，不能使用铜及其合金制造的管道阀门．因为在潮湿的环境中，金属铜在有NH3存在时能被空气中的O2氧化，生成Cu（NH3）42+，该反应的离子方程式为2Cu+8NH3+O2+2H2O═2Cu（NH3）42++4OH-．

分析 （1）甲烷与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气；
（2）①温度越大，压强越大，反应速率越大；
②化学平衡常数只与温度有关；
（3）由图示可知，第一步：2NH3（g）+CO2（g）?H2NCOONH4（l，氨基甲酸铵）△H1=-272KJ/mol，
第二步：H2NCOONH4（l）?H2O（l）+H2NCONH2（s）△H2=+138KJ/mol，
根据盖斯定律，两个过程相加得到NH3（g）与CO2（g）反应生成尿素的热化学方程式为2NH3（g）+CO2（g）?H2O（l）+H2NCONH2（s）△H=-134kJ•mol-1；阳极室中发生的反应依次为：2Cl--2e-=Cl2↑、CO（NH2）2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl；
（4）铜在有NH3存在时能被空气中的O2氧化，生成Cu（NH3）42+，以此书写离子反应．

解答 解：（1）甲烷与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，该反应为CH4+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+3H2，故答案为：CH4+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+3H2；
（2）①温度越大，压强越大，反应速率越大，由图可知，B对应的温度、压强大，则反应速率大，故答案为：＜；
②化学平衡常数只与温度有关，显然温度不变，则化学平衡常数K不变，故答案为：不变；
（3）由图示可知，第一步：2NH3（g）+CO2（g）?H2NCOONH4（l，氨基甲酸铵）△H1=-272KJ/mol，
第二步：H2NCOONH4（l）?H2O（l）+H2NCONH2（s）△H2=+138KJ/mol，
根据盖斯定律，两个过程相加得到NH3（g）与CO2（g）反应生成尿素的热化学方程式为2NH3（g）+CO2（g）?H2O（l）+H2NCONH2（s）△H=-134kJ•mol-1；阳极室中发生的反应依次为：2Cl--2e-=Cl2↑、CO（NH2）2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl；
故答案为：2NH3（g）+CO2（g）═CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=-134 kJ/mol；2Cl--2e-=Cl2↑、CO（NH2）2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl；
（4）铜在有NH3存在时能被空气中的O2氧化，生成Cu（NH3）42+，该离子反应为2Cu+8NH3+O2+2H2O═2Cu（NH3）42++4OH-，故答案为：2Cu+8NH3+O2+2H2O═2Cu（NH3）42++4OH-．

点评 本题考查制备实验方案的设计，综合性较强，题目难度较大，涉及化学平衡及计算、离子反应、氧化还原反应，热化学反应等高考常考考点，注重学生能力的训练，把握图象及数据处理即可解答．

练习册系列答案
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