Question

四川有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某些转化步骤及生成物未列出）：

请填写下列空白：

（1）已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸气在t ℃，p k Pa时，完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了a kJ热量。该反应的热化学方程式是：       _____________    

（2）在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：将生成的氨从混合气体中即使分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。请应用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由：            _____________________ 

（3）当甲烷合成氨气的转化率为75％时，以5.60×10⁷ L甲烷为原料能够合成                       L 氨气。（假设体积均在标准状况下测定）

（4）已知尿素的结构简式为，请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式：①                      ，②                        。

Answer

（1）CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)；△H＝2a kJ/mol

（2）增大氮气和氢气的浓度有利于增大反应速率；减小氨气的浓度，增大氮气和氢气的浓度都有利于平衡向正反应方向移动。

（3）1.12×108

（4）

【解析】（1）根据题目所示写出化学反应方程式并配平：CH4+H2O→CO+3H2，而且每有1mol的甲烷和水反应可吸收2a kJ的热量，再考虑各物质状态，则可得热化学方程式

（2）增大氮气和氢气的浓度有利于增大反应速率；减小氨气的浓度，增大氮气和氢气的浓度都有利于平衡向正反应方向移动

（3）由：CH4+H2O→CO+3H2、CO+ H2O=CO2+H2、3H2 + N2 2NH3

综合可得：3CH4～8NH3，所以以5.60×107 L甲烷为原料能够合成氨气为：

V=5.60×107×75%×8/3=1.12×108L

（4）可适当移动碳氧双键位置、变更官能团即可。