Question

我國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）：

（1）“造合成氣”發(fā)生的熱化學(xué)方程式是CH₄(g)+H₂O(g) CO(g)+3H₂(g)；△H＞0在恒溫恒容的條件下，欲提高CH₄的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是     。
A、增大壓強(qiáng)    B、升高溫度 C、充入He氣   D、增大水蒸氣濃度
（2）“轉(zhuǎn)化一氧化碳”發(fā)生的方程式是H₂O(g) +CO(g) H₂(g)+CO₂(g)，該反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

提高氫碳比[ n（H₂O）/n（CO）]，K值   （填“增大”、“不變”或“減小”）；若該反應(yīng)在400℃時(shí)進(jìn)行，起始通入等物質(zhì)的量的H₂O和CO，反應(yīng)進(jìn)行到某一時(shí)刻時(shí)CO和CO₂的濃度比為1∶3，此時(shí)v（正）     v（逆）（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（3）有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中正確的是       。
A、該反應(yīng)屬于人工固氮
B、合成氨工業(yè)中使用催化劑能提高反應(yīng)物的利用率
C、合成氨反應(yīng)溫度控制在500℃左右，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
D、合成氨工業(yè)采用循環(huán)操作的主要原因是為了加快反應(yīng)速率
（4）生產(chǎn)尿素過程中，理論上n(NH₃)∶n(CO₂)的最佳配比為     ，而實(shí)際生產(chǎn)過程中，往往使n(NH₃)∶n(CO₂)≥3，這是因?yàn)?u>       。
（5）當(dāng)甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為60％時(shí)，以3.0×10⁸ L甲烷為原料能夠合成       L 氨氣。（假設(shè)體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定）

Answer 1

（1）B D （選對1個(gè)得1分，只要選錯(cuò)得0分）（2）不變；＞（3）A
（4）2:1；有利于提高CO₂的轉(zhuǎn)化率，因?yàn)镹H₃極易溶于水，便于分離、回收利用 （5）4.8×10⁸

解析試題分析：（1）根據(jù)反應(yīng)的方程式可知，該反應(yīng)是體積增大的吸熱的可逆反應(yīng)，則在恒溫恒容的條件下，欲提高CH₄的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是升高溫度或增大水蒸氣的濃度。增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。充入He氣，容器容積不變，平衡不移動(dòng)，答案選BD。
（2）平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系，則提高氫碳比平衡常數(shù)不變。
H₂O(g) +CO(g) H₂(g)+CO₂(g)
起始濃度（mol/L）     1      1        0      0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）    x       x        x      x
平衡濃度（mol/L）   1－x   1－x      x      x
，解得x＝0.75
則此時(shí)＜9.94
所以此時(shí)v（正）大于v（逆）。
（3）催化劑不能改變平衡常數(shù)，B不正確；合成氨反應(yīng)溫度控制在500℃左右，因?yàn)樵谠摐囟认�，催化劑的活性最大，C不正確；合成氨工業(yè)采用循環(huán)操作的主要原因是為了提高原料的的利用率，D不正確，所以正確的答案選A。
（4）根據(jù)尿素的化學(xué)式CO（NH₂）₂可知，理論上n(NH₃)∶n(CO₂)的最佳配比為2:1；實(shí)際生產(chǎn)過程中，往往使n(NH₃)∶n(CO₂)≥3，這是因?yàn)橛欣�于提高CO₂的轉(zhuǎn)化率，因?yàn)镹H₃極易溶于水，便于分離、回收利用。
（5）根據(jù)反應(yīng)的方程式可知，CH₄   ～4H₂     ～    8/3NH₃
1                    8/3
3.0×10⁸ L×0.6       4.8×10⁸L
考點(diǎn)：考查甲烷的應(yīng)用、尿素合成的有關(guān)判斷和計(jì)算
點(diǎn)評：化學(xué)來源于生產(chǎn)、生活，又服務(wù)于生產(chǎn)、生活，合成氨工業(yè)是初中化學(xué)重要的應(yīng)用之一，是考查重點(diǎn)，常涉及化學(xué)方程式的書寫，原料的利用率的計(jì)算等，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力。