Question

（2012?海淀區(qū)二模）合成氨尿素工業(yè)生產(chǎn)過程中涉及到的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程如下圖所示．

（1）天然氣在高溫、催化劑作用下與水蒸氣反應(yīng)生成H₂和CO的化學(xué)方程式為

CH₄+H₂O

高溫  .

CO+3H₂

．
（2）在合成氨生產(chǎn)中，將生成的氨及時從反應(yīng)后的氣體中分離出來．運用化學(xué)平衡的知識分析這樣做的是否有利于氨的合成，說明理由：

移走氨氣，減小生成物濃度，平衡右移，有利于氨生成

．
（3）如圖為合成氨反應(yīng)在不同溫度和壓強(qiáng)、使用相同催化劑條件下，初始時氮氣、氫氣的體積比為1：3時，平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)．

①若分別用υ_A（NH₃）和υ_B（NH₃） 表示從反應(yīng)開始至達(dá)平衡狀態(tài)A、B時的化學(xué)反應(yīng)速率，則υ_A（NH₃）

＜

υ_B（NH₃）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在相同溫度、當(dāng)壓強(qiáng)由p₁變?yōu)閜₃時，合成氨反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)

不變

．（填“變大”、“變小”或“不變”）．
③在250℃、1.0×10⁴kPa下，H₂的轉(zhuǎn)化率為

66.7

%（計算結(jié)果保留小數(shù)點后1位）．
（4）NH₃（g） 與CO₂（g） 經(jīng)過兩步反應(yīng)生成尿素，兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下：

NH₃（g） 與CO₂（g） 反應(yīng)生成尿素的熱化學(xué)方程式為

2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134kJ/mol

．
（5）運輸氨時，不能使用銅及其合金制造的管道閥門．因為，在潮濕的環(huán)境中，金屬銅在有NH₃存在時能被空氣中的O₂氧化，生成Cu（NH₃）₄²⁺，該反應(yīng)的離子方程式為

2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O═2Cu（NH₃）₄²⁺+4OH^-

．

Answer 1

分析：（1）甲烷與水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣；
（2）減少生成物的濃度，化學(xué)平衡正向移動；
（3）①溫度越大，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大；
②化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)；
③在250℃、1.0×10⁴kPa下，氨氣的體積分?jǐn)?shù)為50%，則
       N₂+3H₂?2NH₃（
開始    1   3    0
轉(zhuǎn)化    x    3x  2x
平衡  1-x   3-3x  2x
所以

2x

4-2x

=50%，以此計算轉(zhuǎn)化率；
（4）由圖示可知，兩步反應(yīng)的完成的熱效應(yīng)與一步完成的熱效應(yīng)是相同的；
（5）銅在有NH₃存在時能被空氣中的O₂氧化，生成Cu（NH₃）₄²⁺，以此書寫離子反應(yīng)．

解答：解：（1）甲烷與水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，該反應(yīng)為CH₄+H₂O

高溫  .

CO+3H₂，故答案為：CH₄+H₂O

高溫  .

CO+3H₂；
（2）減少生成物的濃度，化學(xué)平衡正向移動，所以移走氨氣，減小生成物濃度，平衡右移，有利于氨生成，故答案為：移走氨氣，減小生成物濃度，平衡右移，有利于氨生成；
（3）①溫度越大，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大，由圖可知，B對應(yīng)的溫度、壓強(qiáng)大，則反應(yīng)速率大，故答案為：＜；
②化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，顯然溫度不變，則化學(xué)平衡常數(shù)K不變，故答案為：不變；
③在250℃、1.0×10⁴kPa下，氨氣的體積分?jǐn)?shù)為50%，則
       N₂+3H₂?2NH₃
開始    1   3    0
轉(zhuǎn)化    x    3x  2x
平衡  1-x   3-3x  2x
所以

2x

4-2x

=50%，解得x=

2

3

，則氫氣的轉(zhuǎn)化率為

3× 2 3

3

×100%=66.7%，故答案為：66.7；
（4）由圖示可知，兩步反應(yīng)的完成的熱效應(yīng)與一步完成的熱效應(yīng)是相同的，將兩個反應(yīng)相加可得2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134 kJ/mol，
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134 kJ/mol；
（5）銅在有NH₃存在時能被空氣中的O₂氧化，生成Cu（NH₃）₄²⁺，該離子反應(yīng)為2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O═2Cu（NH₃）₄²⁺+4OH^-，故答案為：2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O═2Cu（NH₃）₄²⁺+4OH^-．

點評：本題考查制備實驗方案的設(shè)計，綜合性較強(qiáng)，題目難度較大，涉及化學(xué)平衡及計算、離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)，熱化學(xué)反應(yīng)等高考�？伎键c，注重學(xué)生能力的訓(xùn)練，把握圖象及數(shù)據(jù)處理即可解答．