Question

合成氨尿素工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中涉及到的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)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(shí)熱效率降低，同時(shí)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(shí)的熱效率是完全燃燒時(shí)的_____倍（計(jì)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(qǐng)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(guò)時(shí)，________（填“a”或“b”）極增重________g。
（4）運(yùn)輸氨時(shí)，不能使用銅及其合金制造的管道閥門。因?yàn)樵诔睗竦沫h(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(NH₃)₄]²⁺，該反應(yīng)的離子方程式為                               。

Answer 1

（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）

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(gè)式子乘以2在減去第二個(gè)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^-。
點(diǎn)評(píng)：本題考查的是化學(xué)計(jì)算、合成氨、燃料電池和電解原理等知識(shí)，題目難度中，對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)原理都清楚才能解答此題。