Question

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（主要成分為CH₄）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）甲烷是一種清潔燃料，但不完全燃燒時(shí)熱效率降低，同時(shí)產(chǎn)生有毒氣體造成污染．
已知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
則甲烷不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時(shí)的熱效率是完全燃燒時(shí)的

0.7

倍（計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù)）．
（3）甲烷燃料電池可以提升能量利用率．下圖是利用甲烷燃料電池電解50mL 2mol?L^-1的氯化銅溶液的裝置示意圖：

請(qǐng)回答：
①甲烷燃料電池的正極反應(yīng)式是

O₂+4 H⁺+4e^-═2H₂O

．
②當(dāng)線路中有0.1mol電子通過時(shí)，

b

（填“a”或“b”）極增重

3.2

g．
（4）運(yùn)輸氨時(shí)，不能使用銅及其合金制造的管道閥門．因?yàn)樵诔睗竦沫h(huán)境中，金屬銅在有NH₃存在時(shí)能被空氣中的O₂氧化，生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，該反應(yīng)的離子方程式為

2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O═2[Cu（NH₃）₄]²⁺+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）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到不完全燃燒的熱化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算得到；
（3）①原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲烷在負(fù)極通入，酸性條件下，發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO₂、H⁺；正極是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；
②、B為電解池，銅離子發(fā)生還原反應(yīng)，在陰極析出，該極連接原電池的負(fù)極，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子計(jì)算生成Cu的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算生成Cu的質(zhì)量．
（4）銅在有NH₃存在時(shí)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）①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
烷不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時(shí)的熱化學(xué)方程式依據(jù)蓋斯定律①×2-②得到：2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H=-1214.6KJ/mol；
1mol甲烷不完全燃燒的熱效率是完全燃燒的

1214.6 2

890.3

=0.7；
故答案為：0.7；
（3）①原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲烷在負(fù)極通入，酸性條件下，發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO₂、H⁺，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺，正極是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O₂+4 H⁺+4e^-═2H₂O；
故答案為：O₂+4 H⁺+4e^-═2H₂O；
②B為電解池，銅離子發(fā)生還原反應(yīng)，在陰極析出，該極連接原電池的負(fù)極，故在b電極析出Cu，b電極的質(zhì)量增重，轉(zhuǎn)移0.1mol電子，析出銅的物質(zhì)的量為

0.1mol

2

=0.05mol，故析出銅的質(zhì)量為0.05mol×64g/mol=3.2g，
故答案為：b； 3.2；
（4）銅在有NH₃存在時(shí)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(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，原電池原理分析．電極反應(yīng)書寫方法，電子守恒計(jì)算應(yīng)用離子方程式單位產(chǎn)物判斷和書寫方法應(yīng)用，題目難度中等．