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      。

（2）甲烷是一種清潔燃料，但不完全燃燒時熱效率降低，同時產(chǎn)生有毒氣體造成污染。

　已知：CH₄(g) + 2O₂(g)＝CO₂(g) + 2H₂O(l)　 　　ΔH₁＝―890.3 kJ/mol

2CO (g) + O₂(g)＝2CO₂(g)　　　　　　　 ΔH₂＝―566.0 kJ/mol

則甲烷不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時的熱效率是完全燃燒時的_____倍（計算結(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50 mL 2 mol·L^-1的氯化銅溶液的裝置示意圖：

　

請回答：

①甲烷燃料電池的正極反應(yīng)式是____          ____。

②當(dāng)線路中有0.1 mol電子通過時，________（填“a”或“b”）極增重________g。

（4）運輸氨時，不能使用銅及其合金制造的管道閥門。因為在潮濕的環(huán)境中，金屬銅在有NH₃存在時能被空氣中的O₂氧化，生成[Cu(NH₃)₄]²⁺，該反應(yīng)的離子方程式為                               。

 

Answer 1

【答案】

（10分）

（1）CH₄ + H₂O  CO + 3H₂（2分）

（2）0.7（2分）

（3）①　O₂＋4 H⁺＋4e^－==2H₂O（2分） ②　 b�。�1分）   3.2（1分）

（4）2Cu + 8NH₃ + O₂ + 2H₂O ="==" 2[Cu(NH₃)₄]²⁺ + 4OH^-（2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)題中提供的反應(yīng)物、生成物和條件可以書寫方程式，方程式為CH₄ + H₂O  CO + 3H₂。

（2）(由第一個式子乘以2在減去第二個式子)再除以2得：CH₄(g) + 3/2O₂(g)＝CO (g) + 2H₂O(l) ΔH=- 607.3 kJ/mol。(607.3 kJ/mol)/ (890.3 kJ/mol)=0.7。

（3）①充入O₂的一極是正極，失去電子，反應(yīng)式是O₂＋4H⁺＋4e^－==2H₂O。

②Cu²⁺+2e^-=Cu,0.1mol電子，得銅為3.2g。b極是陰極得電子，故b及質(zhì)量增加。

（4）根據(jù)題中給提供的反應(yīng)物和生成物書寫，離子方程式為：2Cu + 8NH₃ + O₂ + 2H₂O ="==" 2[Cu(NH₃)₄]²⁺ + 4OH^-。

考點：化學(xué)計算 合成氨 燃料電池 電解原理

點評：本題考查的是化學(xué)計算、合成氨、燃料電池和電解原理等知識，題目難度中，對各個知識點原理都清楚才能解答此題。