Question

四川有豐富的天然氣資源。以天然氣為原料合成尿素的主要步驟如下圖所示（圖中某些轉(zhuǎn)化步驟及生成物未列出）：

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（1）已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸氣在t ℃，p k Pa時，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：       _____________    

（2）在合成氨的實際生產(chǎn)過程中，常采取的措施之一是：將生成的氨從混合氣體中即使分離出來，并將分離出氨后的氮氣和氫氣循環(huán)利用，同時補充氮氣和氫氣。請應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點說明采取該措施的理由：            _____________________ 

（3）當甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為75％時，以5.60×10⁷ L甲烷為原料能夠合成                       L 氨氣。（假設(shè)體積均在標準狀況下測定）

（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

【答案】

（1）CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)；△H＝2a kJ/mol

（2）增大氮氣和氫氣的濃度有利于增大反應(yīng)速率；減小氨氣的濃度，增大氮氣和氫氣的濃度都有利于平衡向正反應(yīng)方向移動。

（3）1.12×10⁸

（4）

【解析】（1）根據(jù)題目所示寫出化學(xué)反應(yīng)方程式并配平：CH₄+H₂O→CO+3H₂，而且每有1mol的甲烷和水反應(yīng)可吸收2a kJ的熱量，再考慮各物質(zhì)狀態(tài)，則可得熱化學(xué)方程式

（2）增大氮氣和氫氣的濃度有利于增大反應(yīng)速率；減小氨氣的濃度，增大氮氣和氫氣的濃度都有利于平衡向正反應(yīng)方向移動

（3）由：CH₄+H₂O→CO+3H₂、CO+ H₂O=CO₂+H₂、3H₂ + N₂ 2NH₃

綜合可得：3CH₄～8NH₃，所以以5.60×10⁷ L甲烷為原料能夠合成氨氣為：

V=5.60×10⁷×75%×8/3=1.12×10⁸L

（4）可適當移動碳氧雙鍵位置、變更官能團即可。