Question

以天然氣為原料合成尿素的主要步驟如圖所示（圖中某些轉(zhuǎn)化步驟及生成物未列出）：

請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）已知0.5mol甲烷和0.5mol水蒸氣在t℃，p kPa時(shí)，完全反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣（合成氣），吸收了a kJ熱量．該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是：

CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+2aKJ/mol

．
（2）在合成氨的實(shí)際生產(chǎn)過程中，常采取的措施之一是：將生成的氨從混合氣體中及時(shí)分離出來，并將分離出氨后的氮?dú)夂蜌錃庋�環(huán)利用，同時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃庹垜?yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點(diǎn)說明采取該措施的理由：

增大氫氣和氮?dú)獾臐舛扔欣�于增大反�?yīng)速率，增大氫氣和氮?dú)鉂舛龋瑴p少氨氣濃度有利于平衡正向進(jìn)行

（3）當(dāng)甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為75%時(shí)，以5.60×10⁷L甲烷為原料能夠合成

1.12×10⁸

L氨氣（假設(shè)體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定）．
（4）已知尿素的結(jié)構(gòu)簡式為，請寫出兩種含有碳氧雙鍵的尿素的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：
①

；②

．

Answer 1

分析：（1）要注意化學(xué)計(jì)量數(shù)與△H的數(shù)值相一致，同時(shí)還要注意反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)；
（2）將氨分離出來，可減少生成物濃度，化學(xué)平衡正向移動；補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃�，增大生成物濃度，利于增大反�?yīng)速率；
（3）根據(jù)甲烷生成氫氣、氫氣合成氨的化學(xué)方程式，找出甲烷與氨的關(guān)系式并進(jìn)行計(jì)算．
CH₄+H₂O═CO+3H₂；
CO+H₂O═CO₂+H₂；
N₂+3H₂═2NH₃；設(shè)合成氨氣體積為X，故可得關(guān)系式：
         CH₄～～～

8

3

NH₃  
（4）依據(jù)尿素分子結(jié)構(gòu)寫出結(jié)構(gòu)簡式，含碳氧雙鍵的同分異構(gòu)體是分子式和尿素相同，結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)．

解答：解：（1）0.5mol甲烷和0.5mol水蒸氣在t℃，p kPa時(shí)，完全反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣（合成氣），吸收了a kJ熱量，1mol甲烷和1mol水蒸氣完全反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳?xì)怏w吸熱2aKJ熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+2aKJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+2aKJ/mol；
（2）在合成氨的實(shí)際生產(chǎn)過程中，采取的措施之一是：將生成的氨從混合氣體中及時(shí)分離出來，并將分離出氨后的氮?dú)夂蜌錃庋�環(huán)利用，同時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃�，增大氫氣和氮�(dú)獾臐舛扔欣�于增大反�?yīng)速率；增大氫氣和氮?dú)鉂舛�，減少氨氣濃度有利于平衡正向進(jìn)行，
故答案為：增大氫氣和氮?dú)獾臐舛扔欣�于增大反�?yīng)速率，增大氫氣和氮?dú)鉂舛龋瑴p少氨氣濃度有利于平衡正向進(jìn)行；
（3）根據(jù)甲烷生成氫氣、氫氣合成氨的化學(xué)方程式，CH₄+H₂O═CO+3H₂；CO+H₂O═CO₂+H₂；N₂+3H₂═2NH₃；故可得關(guān)系式：
          CH₄～～～

8

3

NH₃
           1        

8

3

5.60×10⁷L×75%     X
X=1.12×10⁸L；
故答案為：1.12×10⁸；
（4）尿素的結(jié)構(gòu)簡式為：，含有雙鍵與尿素是同分異構(gòu)體的物質(zhì)，可以改變碳氧雙鍵所連接的原子團(tuán)或原子寫出，同分異構(gòu)體為：，；
故答案為：；．

點(diǎn)評：本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫方法，熱化學(xué)方程式的計(jì)算應(yīng)用，物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析判斷，同分異構(gòu)體書寫的原則和概念應(yīng)用，題目難度中等．