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甲烷與0.5 mol水蒸氣在t ℃、p kPa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及時分離出來，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。請運用化學(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

(1)CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋2a kJ·mol－1

(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均有利于平衡向正反應(yīng)方向移動

(3)8.4×107

(4)①　②NH4N＝C＝O

【解析】(1)0.5 mol CH4完全反應(yīng)吸收a kJ熱量，則1 mol CH4完全反應(yīng)吸收2a kJ熱量，熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋2a kJ·mol－1。

(2)采用循環(huán)操作有利于增大反應(yīng)物濃度，增大反應(yīng)速率，提高轉(zhuǎn)化率；減少NH3濃度有利于平衡正向移動。

(3)由反應(yīng)化學(xué)方程式可求轉(zhuǎn)化關(guān)系1CH4～3H2～2NH3，V(NH3)＝5.60×107 L×75%×2＝8.4×107 L。

(4)可先寫出結(jié)構(gòu)，再與其余基團連接。可寫出異構(gòu)體和NH4N＝C＝O的結(jié)構(gòu)簡式。