Question

16．合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：N₂（g）+3H₂（g）$?_{催化剂}^{高温、高压}$2NH₃（g），一种工业合成氨，进而合成尿素的简易流程图如图：

（1）步骤 II 中制氢气原理如下：
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）  CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）
恒容容器中，对于以上反应，能加快反应速率的是ac．
a．升高温度    b．充入 He    c．加入催化剂    d．降低压强
（2）天然气中的H₂S杂质常用氨水吸收，产物为NH₄HS，一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式为2NH₄HS+O₂ $\frac{\underline{\;一定条件下\;}}{\;}$2NH₃•H₂O+2S↓．
（3）已知尿素的结构简式为，请写出尿素的同分异构体中含有离子键的化学式NH₄OCN．
（4）CO₂和H₂在高温、高压、催化剂条件下可合成CH₃CH₂OH，反应的化学方程式2CO₂+6H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$CH₃CH₂OH+3H₂O．以CH₃CH₂OH、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池，该电池中负极上的电极反应式是：CH₃CH₂OH-12e^-+16OH^-═2CO₃^2-+11H₂O．
（5）已知 CO₂+2NH₃$\stackrel{一定条件}{→}$CO（NH₂）₂+H₂O，若合成尿素的流程中转化率为80%时，100吨甲烷为原料能够合成400吨尿素．

Answer 1

分析 （1）根据影响化学反应速率的因素判断，一般增大浓度、增大压强、升高温度，反应的反应速率增大；
（2）根据元素守恒和电子得失守恒写出化学方程式；
（3）尿素中含有C、H、O、N四种元素，形成有离子键的物质，则有铵根离子，根据同分异构体的特点写出有关化学式；
（4）根据元素守恒及题中的反应物和生成物写出化学方程式，在CH₃CH₂OH、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成然料电池中，负极上CH₃CH₂OH失去电子，发生氧化反，可写出电极反应式；
（5）根据化学方程式，利用元素守恒，可计算出尿素的质量．

解答 解：（1）根据影响化学反应速率的因素可知，升高温度和加入催化剂都可以增加反应速率，充入氦气各物质的浓度没变，所以反应速率不变，减小压强反应速率减小，
故答案为：ac；
（2）根据元素守恒及题中的反应物和生成物可知化学方程式为：2NH₄HS+O₂ $\frac{\underline{\;一定条件下\;}}{\;}$2NH₃•H₂O+2S↓，
故答案为：2NH₄HS+O₂ $\frac{\underline{\;一定条件下\;}}{\;}$2NH₃•H₂O+2S↓；
（3）尿素中含有CHON四种元素，形成有离子键的物质，则有铵根离子，根据同分异构体的特点写出有关化学式为NH₄OCN，
故答案为：NH₄OCN；
（4）根据元素守恒及题中的反应物和生成物写出化学方程式为：2CO₂+6H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$CH₃CH₂OH+3H₂O，在CH₃CH₂OH、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成然料电池中，负极上CH₃CH₂OH失去电子，发生氧化反应，可写出电极反应式为CH₃CH₂OH-12e^-+16OH^-═2CO₃^2-+11 H₂O，
故答案为：2CO₂+6H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$CH₃CH₂OH+3H₂O；CH₃CH₂OH-12e^-+16OH^-═2CO₃^2-+11H₂O；
（5）根据化学方程式CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g） 和 CO（g）+H₂O（g）=?CO₂（g）+H₂（g），CO₂+2NH₃$\stackrel{一定条件}{→}$CO（NH₂）₂+H₂O，及元素守恒可知CH₄～4H₂～$\frac{8}{3}$NH₃～$\frac{4}{3}$CO（NH₂）₂，
根据CH₄～4H₂～$\frac{8}{3}$NH₃～$\frac{4}{3}$CO（NH₂）₂
　　16　　　　　　　　　　80
　　100t×80%            xt
x=$\frac{80×100×80%}{16}$t=400t
故答案为：400．

点评 本题主要考查了影响化学反应速率因素、化学方程式的书写、根据化学方程式的计算等知识，有一定的综合性，题目难度中等．