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的化學方程式為

CH₄+H₂O

高溫  .

CO+3H₂

．
（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）△H₁=-890.3kJ/mol
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/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

0.7

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50mL 2mol?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

O₂+4 H⁺+4e^-═2H₂O

．
②當線路中有0.1mol電子通過時，

b

（填“a”或“b”）極增重

3.2

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

2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O═2[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-

．

Answer 1

分析：（1）甲烷與水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣；
（2）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到不完全燃燒的熱化學方程式進行計算得到；
（3）①原電池負極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲烷在負極通入，酸性條件下，發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO₂、H⁺；正極是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；
②、B為電解池，銅離子發(fā)生還原反應(yīng)，在陰極析出，該極連接原電池的負極，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子計算生成Cu的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計算生成Cu的質(zhì)量．
（4）銅在有NH₃存在時能被空氣中的O₂氧化，生成Cu（NH₃）₄²⁺，以此書寫離子反應(yīng)；

解答：解：（1）甲烷與水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，該反應(yīng)為CH₄+H₂O

高溫  .

CO+3H₂，故答案為：CH₄+H₂O 

高溫  .

 CO+3H₂；
（2）①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
烷不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時的熱化學方程式依據(jù)蓋斯定律①×2-②得到：2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H=-1214.6KJ/mol；
1mol甲烷不完全燃燒的熱效率是完全燃燒的

1214.6 2

890.3

=0.7；
故答案為：0.7；
（3）①原電池負極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲烷在負極通入，酸性條件下，發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO₂、H⁺，負極電極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺，正極是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O₂+4 H⁺+4e^-═2H₂O；
故答案為：O₂+4 H⁺+4e^-═2H₂O；
②B為電解池，銅離子發(fā)生還原反應(yīng)，在陰極析出，該極連接原電池的負極，故在b電極析出Cu，b電極的質(zhì)量增重，轉(zhuǎn)移0.1mol電子，析出銅的物質(zhì)的量為

0.1mol

2

=0.05mol，故析出銅的質(zhì)量為0.05mol×64g/mol=3.2g，
故答案為：b； 3.2；
（4）銅在有NH₃存在時能被空氣中的O₂氧化，生成Cu（NH₃）₄²⁺，該離子反應(yīng)為2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O═2Cu（NH₃）₄²⁺+4OH^-；
故答案為：2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O═2Cu（NH₃）₄²⁺+4OH^-．

點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應(yīng)用，原電池原理分析．電極反應(yīng)書寫方法，電子守恒計算應(yīng)用離子方程式單位產(chǎn)物判斷和書寫方法應(yīng)用，題目難度中等．