Question

（2013?绵阳模拟）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图1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

CO₃^2-+CO₂+H₂O═2HCO₃^-

（2）天然气脱硫后产生的Fe₂S₃和H₂O与0₂反应的化学方程式是

2Fe₂S₃+6H₂O+3O₂═4Fe（OH）₃+6S

．
（3）反应②是放热反应，温度升高，该反应的平衡常数

减小

 （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

sp²

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

4.48×10⁴

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2所示，工作时负极的电极反应式为

CO（NH₂）₂+H₂O-6e^-═N₂↑+CO₂↑+6H⁺

．

Answer 1

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；
（2）Fe₂S₃和H₂O与0₂反应生成氢氧化铁和S；
（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；H₂NCOONH₄中的C原子上没有孤对电子，成键数为3；
（4）由C原子守恒可知，CH₄～CO₂～CO（NH₂）₂，以此计算；
（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．

解答：解：（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^-，故答案为：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，故答案为：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，
故答案为：减小；sp²；    
（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

120×106g

60g/mol

×22.4L/mol×10^-3m³=4.48×10⁴m³，故答案为：4.48×10⁴；
（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⁺，
故答案为：CO（NH₂）₂+H₂O-6e^-═N₂↑+CO₂↑+6H⁺．

点评：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，（5）为学生解答的难点和易错点．