Question

16．合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，其反應原理為：N₂（g）+3H₂（g）$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃（g），一種工業(yè)合成氨，進而合成尿素的簡易流程圖如圖：

（1）步驟 II 中制氫氣原理如下：
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）  CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）
恒容容器中，對于以上反應，能加快反應速率的是ac．
a．升高溫度    b．充入 He    c．加入催化劑    d．降低壓強
（2）天然氣中的H₂S雜質常用氨水吸收，產物為NH₄HS，一定條件下向NH₄HS溶液中通入空氣，得到單質硫并使吸收液再生，寫出再生反應的化學方程式為2NH₄HS+O₂ $\frac{\underline{\;一定條件下\;}}{\;}$2NH₃•H₂O+2S↓．
（3）已知尿素的結構簡式為，請寫出尿素的同分異構體中含有離子鍵的化學式NH₄OCN．
（4）CO₂和H₂在高溫、高壓、催化劑條件下可合成CH₃CH₂OH，反應的化學方程式2CO₂+6H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CH₃CH₂OH+3H₂O．以CH₃CH₂OH、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池，該電池中負極上的電極反應式是：CH₃CH₂OH-12e^-+16OH^-═2CO₃^2-+11H₂O．
（5）已知 CO₂+2NH₃$\stackrel{一定條件}{→}$CO（NH₂）₂+H₂O，若合成尿素的流程中轉化率為80%時，100噸甲烷為原料能夠合成400噸尿素．

Answer 1

分析 （1）根據影響化學反應速率的因素判斷，一般增大濃度、增大壓強、升高溫度，反應的反應速率增大；
（2）根據元素守恒和電子得失守恒寫出化學方程式；
（3）尿素中含有C、H、O、N四種元素，形成有離子鍵的物質，則有銨根離子，根據同分異構體的特點寫出有關化學式；
（4）根據元素守恒及題中的反應物和生成物寫出化學方程式，在CH₃CH₂OH、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成然料電池中，負極上CH₃CH₂OH失去電子，發(fā)生氧化反，可寫出電極反應式；
（5）根據化學方程式，利用元素守恒，可計算出尿素的質量．

解答 解：（1）根據影響化學反應速率的因素可知，升高溫度和加入催化劑都可以增加反應速率，充入氦氣各物質的濃度沒變，所以反應速率不變，減小壓強反應速率減小，
故答案為：ac；
（2）根據元素守恒及題中的反應物和生成物可知化學方程式為：2NH₄HS+O₂ $\frac{\underline{\;一定條件下\;}}{\;}$2NH₃•H₂O+2S↓，
故答案為：2NH₄HS+O₂ $\frac{\underline{\;一定條件下\;}}{\;}$2NH₃•H₂O+2S↓；
（3）尿素中含有CHON四種元素，形成有離子鍵的物質，則有銨根離子，根據同分異構體的特點寫出有關化學式為NH₄OCN，
故答案為：NH₄OCN；
（4）根據元素守恒及題中的反應物和生成物寫出化學方程式為：2CO₂+6H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CH₃CH₂OH+3H₂O，在CH₃CH₂OH、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成然料電池中，負極上CH₃CH₂OH失去電子，發(fā)生氧化反應，可寫出電極反應式為CH₃CH₂OH-12e^-+16OH^-═2CO₃^2-+11 H₂O，
故答案為：2CO₂+6H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CH₃CH₂OH+3H₂O；CH₃CH₂OH-12e^-+16OH^-═2CO₃^2-+11H₂O；
（5）根據化學方程式CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g） 和 CO（g）+H₂O（g）=?CO₂（g）+H₂（g），CO₂+2NH₃$\stackrel{一定條件}{→}$CO（NH₂）₂+H₂O，及元素守恒可知CH₄～4H₂～$\frac{8}{3}$NH₃～$\frac{4}{3}$CO（NH₂）₂，
根據CH₄～4H₂～$\frac{8}{3}$NH₃～$\frac{4}{3}$CO（NH₂）₂
　　16　　　　　　　　　　80
　　100t×80%            xt
x=$\frac{80×100×80%}{16}$t=400t
故答案為：400．

點評 本題主要考查了影響化學反應速率因素、化學方程式的書寫、根據化學方程式的計算等知識，有一定的綜合性，題目難度中等．