Question

尿素[CO(NH₂)₂]是一種非常重要的高氮化肥,以天然氣（含H₂S)為原料合成尿素的主要步驟如下圖所示（圖中某些轉(zhuǎn)化步驟未列出）。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）反應(yīng)①的離子方程式是______________
（2）天然氣脫硫后產(chǎn)生的Fe₂S₃和H₂O與0₂反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______。
（3）反應(yīng)②是放熱反應(yīng)，溫度升高，該反應(yīng)的平衡常數(shù)_______ (填 “增大”、“減小” 或“不變”)。H₂NCOONH₄(氨基甲酸銨）是合成尿素的中間體，其中碳原子的雜化軌道類型是_______雜化。
（4）如果整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程釆用綠色化學(xué)工藝，則生產(chǎn)120t尿素理論上需要 CH₄___m³ (標(biāo)準(zhǔn)狀況）。
（5）化學(xué)家正在研究尿素動(dòng)力燃料電池，尿液也能發(fā)電！用這種電池直接去除城市廢水中的尿素，既能產(chǎn)生凈化的水又能發(fā)電。尿素燃料電池結(jié)構(gòu)如圖所示，工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________

Answer 1

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

解析試題分析：（1）反應(yīng)①發(fā)生二氧化碳與碳酸鉀溶液反應(yīng)生成碳酸氫鉀，其離子反應(yīng)為CO₃^2-+CO₂+H₂O═2HCO₃^-；（2）Fe₂S₃和H₂O與0₂反應(yīng)生成氫氧化鐵和S，該反應(yīng)為2Fe₂S₃+6H₂O+3O₂═4Fe（OH）₃+6S；（3）反應(yīng)②為合成氨的反應(yīng)，放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，則平衡常數(shù)K減小；H₂NCOONH₄中的C原子上沒(méi)有孤對(duì)電子，成鍵數(shù)為3，C原子采取sp²雜化；（4）由C原子守恒可知，CH₄～CO₂～CO（NH₂）₂，則生產(chǎn)120t尿素理論上需要CH₄為×22.4L/mol×10^-3m³=4.48×10⁴m³；（5）尿素燃料電池中尿素再負(fù)極上失去電子生成氮?dú)狻⒍�氧化碳，�?fù)極反應(yīng)為CO（NH₂）₂+H₂O-6e^-═N₂↑+CO₂↑+6H⁺；
考點(diǎn)：本題以尿素的合成為信息考查化學(xué)用語(yǔ)及化學(xué)平衡、電化學(xué)等知識(shí)，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等，第（5）問(wèn)為學(xué)生解答的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)。