(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
CH4+H2O
 高溫 
.
 
CO+3H2

(2)在合成氨生產(chǎn)中,將生成的氨及時(shí)從反應(yīng)后的氣體中分離出來.運(yùn)用化學(xué)平衡的知識(shí)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
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(shí)氮?dú)、氫氣的體積比為1:3時(shí),平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù).

①若分別用υA(NH3)和υB(NH3) 表示從反應(yīng)開始至達(dá)平衡狀態(tài)A、B時(shí)的化學(xué)反應(yīng)速率,則υA(NH3
υB(NH3)(填“>”、“<”或“=”).
②在相同溫度、當(dāng)壓強(qiáng)由p1變?yōu)閜3時(shí),合成氨反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)
不變
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
66.7
%(計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)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(NH22(s)+H2O(l)△H=-134kJ/mol
2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH22(s)+H2O(l)△H=-134kJ/mol

(5)運(yùn)輸氨時(shí),不能使用銅及其合金制造的管道閥門.因?yàn),在潮濕的環(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(NH342+,該反應(yīng)的離子方程式為
2Cu+8NH3+O2+2H2O═2Cu(NH342++4OH-
2Cu+8NH3+O2+2H2O═2Cu(NH342++4OH-
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(dòng);
(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(jì)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(shí)能被空氣中的O2氧化,生成Cu(NH342+,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(dòng),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(duì)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
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(gè)反應(yīng)相加可得2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH22(s)+H2O(l)△H=-134 kJ/mol,
故答案為:2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH22(s)+H2O(l)△H=-134 kJ/mol;
(5)銅在有NH3存在時(shí)能被空氣中的O2氧化,生成Cu(NH342+,該離子反應(yīng)為2Cu+8NH3+O2+2H2O═2Cu(NH342++4OH-,故答案為:2Cu+8NH3+O2+2H2O═2Cu(NH342++4OH-
點(diǎn)評(píng):本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),綜合性較強(qiáng),題目難度較大,涉及化學(xué)平衡及計(jì)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(diǎn),注重學(xué)生能力的訓(xùn)練,把握?qǐng)D象及數(shù)據(jù)處理即可解答.
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