Question

（16分）合成氨尿素工业生产过程中涉及到的物质转化过程如下图所示。

（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__________________;

（2）右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分别用υA(NH₃)和υB(NH₃)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率，则υ_A (NH₃)        υ_B (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         。（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下：

NH₃(g) 与CO₂(g) 反应生成尿素的热化学方程式为                          

人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图所示。

阳极室中发生的反应依次为_________________、_________________。

（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                 。

Answer

( 16 分 )（1） CH4 + H2O CO + 3H2 ( 2 分 )

（2） ① < ( 2 分 ) ② 不变 ( 1 分 )

（3）2NH3(g) + CO2(g) === CO(NH2)2(s) + H2O(l) △H = -134 kJ/mol（3分，△H 错扣1分，未标状态扣1分）

2Cl－－2e－===Cl2↑ ( 2 分 )， CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl ( 3 分化学式全对给2分，配平和气体符号共1分，化学式错得0分)；

（4） 2Cu + 8NH3 + O2 + 2H2O === 2Cu(NH3)42+ + 4OH- ( 3 分 化学式全对给2分，配平和气体符号共1分，化学式错得0分)

【解析】

试题分析：（1）甲烷与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，方程式CH4+H2OCO+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，即VA(NH3)＜VB(NH3)；

②化学平衡常数只与温度有关，压强改变，温度不变，则化学平衡常数K不变；

（4）根据盖斯定律可知，两步反应的完成的热效应与一步完成的热效应是相同的，将①2NH3(g)+CO2(g)＝H2NCOONH4(s) △H=-272kJ/mol和②H2NCOONH4(s) ═CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=+138kJ/mol两个反应相加可得2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H=-134kJ/mol；

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：2Cl--2e-═Cl2↑，CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl；

（5）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-。

考点：能量的相互转化，涉及氧化还原反应、盖斯定律的计算、化学反应速率及原电池理论等。