尿素[CO(NH2)2]是一种非常重要的高氮化肥,以天然气。请回答下列问题：反应①

题文

尿素[CO(NH₂)₂]是一种非常重要的高氮化肥,以天然气（含H₂S)为原料合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某些转化步骤未列出）。



请回答下列问题：
（1）反应①的离子方程式是______________
（2）天然气脱硫后产生的Fe₂S₃和H₂O与0₂反应的化学方程式是_______。
（3）反应②是放热反应，温度升高，该反应的平衡常数_______ (填 “增大”、“减小” 或“不变”)。H₂NCOONH₄(氨基甲酸铵）是合成尿素的中间体，其中碳原子的杂化轨道类型是_______杂化。
（4）如果整个生产过程釆用绿色化学工艺，则生产120t尿素理论上需要 CH₄___m³ (标准状况）。
（5）化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电！用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水又能发电。尿素燃料电池结构如图所示，工作时负极的电极反应式为__________

题型：未知 难度：其他题型

答案

（14分）
（1）CO₃^2-＋CO₂＋H₂O=2HCO₃^-（2分）
（2）2Fe₂S₃＋6H₂O＋3O₂=4Fe(OH)₃＋6S（2分）
（3）减小（2分）   sp²（2分）   （4）4.48×10⁴（3分）
（5）CO(NH₂)₂＋H₂O－6e^－= N₂↑＋CO₂↑＋6H⁺（3分）

解析

（1）反应①发生二氧化碳与碳酸钾溶液反应生成碳酸氢钾，其离子反应为CO₃^2-+CO₂+H₂O═2HCO₃^-；（2）Fe₂S₃和H₂O与0₂反应生成氢氧化铁和S，该反应为2Fe₂S₃+6H₂O+3O₂═4Fe（OH）₃+6S；（3）反应②为合成氨的反应，放热反应，温度升高，平衡逆向移动，则平衡常数K减小；H₂NCOONH₄中的C原子上没有孤对电子，成键数为3，C原子采取sp²杂化；（4）由C原子守恒可知，CH₄～CO₂～CO（NH₂）₂，则生产120t尿素理论上需要CH₄为

×22.4L/mol×10^-3m³=4.48×10⁴m³；（5）尿素燃料电池中尿素再负极上失去电子生成氮气、二氧化碳，负极反应为CO（NH₂）₂+H₂O-6e^-═N₂↑+CO₂↑+6H⁺；

考点

据考高分专家说，试题“尿素[CO(NH2)2]是一种非常重要的.....”主要考查你对 [质量守恒定律 ]考点的理解。

质量守恒定律

质量守恒定律：

参加化学反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和。
化学反应前后，各种原子种类、数目、质量都不改变。
任何变化包括化学反应和核反应都不能消除物质，只是改变了物质的原有形态或结构，所以该定律又称物质不灭定律。

质量守恒定律的本质：

原子是物质质量的最小承担者。故在化学反应中，只要各种原子总数保持不变，则总质量保持不变。所以，质量守恒定律也就等价于元素守恒。

质量守恒定律的适用范围：

①质量守恒定律适用的范围是化学变化而不是物理变化；
②质量守恒定律揭示的是质量守恒而不是其他方面的守恒。物体体积不一定守恒；
③质量守恒定律中“参加反应的”不是各物质质量的简单相加，而是指真正参与了反应的那一部分质量，反应物中可能有一部分没有参与反应；
④质量守恒定律的推论：化学反应中，反应前各物质的总质量等于反应后各物质的总质量

质量守恒定律的应用:

(1)根据质量守恒定律，参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。利用这一定律可以解释反应前后物质的质量变化及用质量差确定某反应物或生成物的质量。
(2)根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变，由此可以推断反应物或生成物的组成元素。
(3)据质量守恒定律：化学反应前后元素的种类和数目相等，推断反应物或生成物的化学式。
(4)已知某反应物或生成物质量，根据化学方程式中各物质的质量比，可求出生成物或反应物的质量。