以天然气为原料合成尿素的主要步骤如图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出):

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  • 解题思路:(1)要注意化学计量数与△H的数值相一致,同时还要注意反应物和生成物的状态;

    (2)将氨分离出来,可减少生成物浓度,化学平衡正向移动;补充氮气和氢气,增大生成物浓度,利于增大反应速率;

    (3)根据甲烷生成氢气、氢气合成氨的化学方程式,找出甲烷与氨的关系式并进行计算.

    CH4+H2O═CO+3H2

    CO+H2O═CO2+H2

    N2+3H2═2NH3;设合成氨气体积为X,故可得关系式:

    CH4~~~[8/3]NH3

    (4)依据尿素分子结构写出结构简式,含碳氧双键的同分异构体是分子式和尿素相同,结构不同的物质.

    (1)0.5mol甲烷和0.5mol水蒸气在t℃,p kPa时,完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气),吸收了a kJ热量,1mol甲烷和1mol水蒸气完全反应生成氢气和一氧化碳气体吸热2aKJ热量,反应的热化学方程式为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+2aKJ/mol,

    故答案为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+2aKJ/mol;

    (2)在合成氨的实际生产过程中,采取的措施之一是:将生成的氨从混合气体中及时分离出来,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,增大氢气和氮气的浓度有利于增大反应速率;增大氢气和氮气浓度,减少氨气浓度有利于平衡正向进行,

    故答案为:增大氢气和氮气的浓度有利于增大反应速率,增大氢气和氮气浓度,减少氨气浓度有利于平衡正向进行;

    (3)根据甲烷生成氢气、氢气合成氨的化学方程式,CH4+H2O═CO+3H2;CO+H2O═CO2+H2;N2+3H2═2NH3;故可得关系式:

    CH4~~~[8/3]NH3

    1 [8/3]

    5.60×107L×75% X

    X=1.12×108L;

    故答案为:1.12×108

    (4)尿素的结构简式为:

    ,含有双键与尿素是同分异构体的物质,可以改变碳氧双键所连接的原子团或原子写出,同分异构体为:

    故答案为:

    点评:

    本题考点: 热化学方程式;化学平衡的调控作用;有机物的结构和性质.

    考点点评: 本题考查了热化学方程式的书写方法,热化学方程式的计算应用,物质结构的分析判断,同分异构体书写的原则和概念应用,题目难度中等.