Question

四川有丰富的天然气资源，以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出)：

请填写下列空白：

(1)已知0.5 mol甲烷与0.5 mol水蒸气在t ℃、p kPa时，完全反应生成一氧

化碳和氢气(合成气)，吸收了a kJ热量，该反应的热化学方程式是：

________________________________________________________________。

(2)在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：将生成的氨从混合气

体中及时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气

和氢气。请运用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由：

________________________________________________________________。

(3)当甲烷合成氨气的转化率为75%时，以5.60×10⁷ L甲烷为原料能够合成

________L氨气。(假设体积均在标准状况下测定)

(4)已知尿素的结构简式为，请写出两种含有碳氧双键的尿素

的同分异构体的结构简式：

①_______________________________________________________________；

②_______________________________________________________________。

Answer 1

解析　(1)0.5 mol CH₄完全反应吸收a kJ热量，则1 mol CH₄完全反应吸收2a kJ热量，热化学方程式为CH₄(g)＋H₂O(g)===CO(g)＋3H₂(g)　ΔH＝＋2a kJ·mol^－1。

(2)采用循环操作有利于增大反应物浓度，增大反应速率，提高转化率；减少NH₃浓度有利于平衡正向移动。

(3)由反应化学方程式可求转化关系1CH₄～3H₂～2NH₃，V(NH₃)＝5.60×10⁷ L×75%×2＝8.4×10⁷ L。

 (4)可先写出结构，再与其余基团连接。可写出异构体

和NH₄N＝C＝O的结构简式。

答案　(1)CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g) ΔH＝＋2a kJ·mol^－1

(2)增大氮气和氢气的浓度有利于增大反应速率；减小氨气的浓度、增大氮气和氢气的浓度均有利于平衡向正反应方向移动

(3)8.4×10⁷

(4)①　②NH₄N＝C＝O