Question

4．合成氨尿素工業(yè)生產(chǎn)過程中涉及到的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程如圖1所示．

（1）天然氣在高溫、催化劑作用下與水蒸氣反應(yīng)生成H₂和CO的化學(xué)化學(xué)方程式為CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+3H₂．
（2）圖2為合成氨反應(yīng)在不同溫度和壓強(qiáng)、使用相同催化劑條件下，初始時(shí)氮?dú)狻�氫氣的體積比為1：3時(shí)，平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)．
①若分別用v_A（NH₃）和v_B（NH₃）表示從反應(yīng)開始至達(dá)平衡狀態(tài)A、B時(shí)的化學(xué)反應(yīng)速率，則v_A（NH₃）＜v_B（NH₃）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在相同溫度、當(dāng)壓強(qiáng)由p₁變?yōu)閜₃時(shí)，合成氨反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)不變．（填“變大”、“變小”或“不變”）．
（3）NH₃（g）與CO_2（g）經(jīng)過兩步反應(yīng)生成尿素，兩步反應(yīng)的能量變化示意圖3如下：NH₃（g）與CO₂（g）反應(yīng)生成尿素的熱化學(xué)方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134 kJ/mol．人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如圖4所示．陽極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為2Cl^--2e^-=Cl₂↑、CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl．
（4）運(yùn)輸氨時(shí)，不能使用銅及其合金制造的管道閥門．因?yàn)樵诔睗竦沫h(huán)境中，金屬銅在有NH₃存在時(shí)能被空氣中的O₂氧化，生成Cu（NH₃）₄²⁺，該反應(yīng)的離子方程式為2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O═2Cu（NH₃）₄²⁺+4OH^-．

Answer 1

分析 （1）甲烷與水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣；
（2）①溫度越大，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大；
②化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)；
（3）由圖示可知，第一步：2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（l，氨基甲酸銨）△H₁=-272KJ/mol，
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H₂=+138KJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，兩個(gè)過程相加得到NH₃（g）與CO₂（g）反應(yīng)生成尿素的熱化學(xué)方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H=-134kJ•mol^-1；
由圖可知，陽極室首先是氯離子放電生成氯氣，氯氣再氧化尿素生成氮?dú)�、二氧化碳，同時(shí)會(huì)生成HCl；
（4）銅在有NH₃存在時(shí)能被空氣中的O₂氧化，生成Cu（NH₃）₄²⁺，以此書寫離子方程式．

解答 解：（1）甲烷與水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，該反應(yīng)為CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+3H₂，
故答案為：CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+3H₂；
（2）①溫度越大，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大，由圖可知，B對(duì)應(yīng)的溫度、壓強(qiáng)大，則反應(yīng)速率大，
故答案為：＜；
②化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，顯然溫度不變，則化學(xué)平衡常數(shù)K不變，
故答案為：不變；
（3）由圖示可知，第一步：2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（l，氨基甲酸銨）△H₁=-272KJ/mol，
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H₂=+138KJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，兩個(gè)過程相加得到NH₃（g）與CO₂（g）反應(yīng)生成尿素的熱化學(xué)方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H=-134kJ•mol^-1；
由圖可知，陽極室首先是氯離子放電生成氯氣，氯氣再氧化尿素生成氮?dú)�、二氧化碳，同時(shí)會(huì)生成HCl，陽極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑、CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl，
故答案為：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）銅在有NH₃存在時(shí)能被空氣中的O₂氧化，生成Cu（NH₃）₄²⁺，該離子反應(yīng)為2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O═2Cu（NH₃）₄²⁺+4OH^-，
故答案為：2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O═2Cu（NH₃）₄²⁺+4OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，綜合性較強(qiáng)，題目難度較大，涉及化學(xué)平衡及計(jì)算、離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)，熱化學(xué)反應(yīng)等高考常考考點(diǎn)，注重學(xué)生能力的訓(xùn)練，把握?qǐng)D象及數(shù)據(jù)處理即可解答．