Question

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（主要成分为CH₄）在高温、催化剂作用下与水蒸气反应生成H₂和CO的化学方程式为

CH₄+H₂O

高温  .

CO+3H₂

．
（2）甲烷是一种清洁燃料，但不完全燃烧时热效率降低，同时产生有毒气体造成污染．
已知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
则甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时的热效率是完全燃烧时的

0.7

倍（计算结果保留1位小数）．
（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率．下图是利用甲烷燃料电池电解50mL 2mol?L^-1的氯化铜溶液的装置示意图：

请回答：
①甲烷燃料电池的正极反应式是

O₂+4 H⁺+4e^-═2H₂O

．
②当线路中有0.1mol电子通过时，

b

（填“a”或“b”）极增重

3.2

g．
（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）₄]²⁺，该反应的离子方程式为

2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O═2[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-

．

Answer 1

分析：（1）甲烷与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到不完全燃烧的热化学方程式进行计算得到；
（3）①原电池负极发生氧化反应，甲烷在负极通入，酸性条件下，发生氧化反应生成CO₂、H⁺；正极是氧气得到电子发生还原反应；
②、B为电解池，铜离子发生还原反应，在阴极析出，该极连接原电池的负极，根据转移电子计算生成Cu的物质的量，再根据m=nM计算生成Cu的质量．
（4）铜在有NH₃存在时能被空气中的O₂氧化，生成Cu（NH₃）₄²⁺，以此书写离子反应；

解答：解：（1）甲烷与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，该反应为CH₄+H₂O

高温  .

CO+3H₂，故答案为：CH₄+H₂O 

高温  .

 CO+3H₂；
（2）①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时的热化学方程式依据盖斯定律①×2-②得到：2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H=-1214.6KJ/mol；
1mol甲烷不完全燃烧的热效率是完全燃烧的

1214.6 2

890.3

=0.7；
故答案为：0.7；
（3）①原电池负极发生氧化反应，甲烷在负极通入，酸性条件下，发生氧化反应生成CO₂、H⁺，负极电极反应式为：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺，正极是氧气得到电子发生还原反应，电极反应为：O₂+4 H⁺+4e^-═2H₂O；
故答案为：O₂+4 H⁺+4e^-═2H₂O；
②B为电解池，铜离子发生还原反应，在阴极析出，该极连接原电池的负极，故在b电极析出Cu，b电极的质量增重，转移0.1mol电子，析出铜的物质的量为

0.1mol

2

=0.05mol，故析出铜的质量为0.05mol×64g/mol=3.2g，
故答案为：b； 3.2；
（4）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^-；
故答案为：2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O═2Cu（NH₃）₄²⁺+4OH^-．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用，原电池原理分析．电极反应书写方法，电子守恒计算应用离子方程式单位产物判断和书写方法应用，题目难度中等．