Question

尿素[CO(NH₂)₂]是一种非常重要的高氮化肥,以天然气（含H₂S)为原料 合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某些转化步骤未列出）。

请回答下列问题：

（1）反应①的离子方程式是______________

（2）天然气脱硫后产生的Fe₂S₃和H₂O与0₂反应的化学方程式是_______。

（3）反应②是放热反应，温度升高，该反应的平衡常数_______ (填 “增大”、“减小” 或“不变”)。H₂NCOONH₄ (氨基甲酸铵）是合成尿素的中间体，其中碳原子的杂化轨道类型是_______杂化。

（4）如果整个生产过程釆用绿色化学工艺，则生产 120t尿素理论上需要  CH₄___m³ (标准状况）。

（5）化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电！用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水又能发电。尿素燃料电池结构如图所示，工作时负极的电极反应式为__________

 

 

Answer 1

【答案】

（14分）

（1）CO₃^2-＋CO₂＋H₂O=2HCO₃^-（2分）

（2）2Fe₂S₃＋6H₂O＋3O₂=4Fe(OH)₃＋6S（2分）

（3）减小（2分）   sp²（2分）    （4）4.48×10⁴（3分）

（5）CO(NH₂)₂＋H₂O－6e^－= N₂↑＋CO₂↑＋6H⁺（3分）

【解析】

试题分析：（1）反应①发生二氧化碳与碳酸钾溶液反应生成碳酸氢钾，其离子反应为CO₃^2-+CO₂+H₂O═2HCO₃^-；（2）Fe₂S₃和H₂O与0₂反应生成氢氧化铁和S，该反应为2Fe₂S₃+6H₂O+3O₂═4Fe（OH）₃+6S；（3）反应②为合成氨的反应，放热反应，温度升高，平衡逆向移动，则平衡常数K减小；H₂NCOONH₄中的C原子上没有孤对电子，成键数为3，C原子采取sp²杂化；（4）由C原子守恒可知，CH₄～CO₂～CO（NH₂）₂，则生产120t尿素理论上需要CH₄为×22.4L/mol×10^-3m³=4.48×10⁴m³；（5）尿素燃料电池中尿素再负极上失去电子生成氮气、二氧化碳，负极反应为CO（NH₂）₂+H₂O-6e^-═N₂↑+CO₂↑+6H⁺；

考点：本题以尿素的合成为信息考查化学用语及化学平衡、电化学等知识，综合性较强，题目难度中等，第（5）问为学生解答的难点和易错点。