Question

【题目】NH3可用于生产硝酸和尿素。

（1）生产硝酸：

① NH3催化氧化是工业制硝酸的第一步反应，其化学方程式是_____。

② 除此之外，还可能发生以下副反应：

4NH3 (g)+ 4O2 (g) === 2N2O (g) +6H2O (g) ΔH=－1105 kJ/mol

4NH3 (g) + 3O2 (g) === 2N2 (g) +6H2 O(g) ΔH=－1269 kJ/mol

两个副反应在理论上趋势均很大，但实际生产中影响并不大，原因是_____。

（2）生产尿素：

① 尿素的合成分两步进行：

a．2NH3 (g)＋CO2(g) NH2COONH4(l) ΔH=－117 kJ/mol

b．NH2COONH4(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH=＋15 kJ/mol

写出总反应的热化学方程式：______。

② 右图为n(NH3):n(CO2) = 4 : 1时，温度对CO2的转化率的影响。解释温度升高CO2的平衡转化率增大的原因：______。

③ 测定尿素样品含氮量的方法如下：取a g尿素样品，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的v1 mL c1 mol·L1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L1 NaOH溶液恰好中和，则尿素样品中氮元素的质量分数是______。

Answer 1

【答案】 4NH3+ 5O2 4NO +6H2O 使用催化剂提高氨的催化反应的选择性 2NH3(g) + CO2(g) CO(NH2)2(l) + H2O(l) ΔH= －102 kJ/mol 升高温度，反应b正向移动 14（2c1v1－c2v2）×10－3/a

【解析】（1）① NH3催化氧化是工业制硝酸的第一步反应，其化学方程式是NH3+ 5O2 4NO +6H2O。

② 除此之外，还可能发生以下副反应：4NH3 (g)+ 4O2 (g) === 2N2O (g) +6H2O (g) ΔH=－1105 kJ/mol，4NH3 (g) + 3O2 (g) === 2N2 (g) +6H2 O(g) ΔH=－1269 kJ/mol，两个副反应在理论上趋势均很大，但实际生产中影响并不大，原因是工业上使用催化剂提高氨的催化反应的选择性。

（2）① 尿素的合成分两步进行：a．2NH3 (g)＋CO2(g) NH2COONH4(l) ΔH= －117 kJ/mol，b．NH2COONH4(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH= ＋15 kJ/mol。由(a+b)可得2NH3(g) + CO2(g) CO(NH2)2(l) + H2O(l) ，所以ΔH=（－117 kJ/mol）+（＋15 kJ/mol）=－102 kJ/mol，所以总反应的热化学方程式为2NH3(g) + CO2(g) CO(NH2)2(l) + H2O(l) ΔH= －102 kJ/mol。

②由NH2COONH4(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH= ＋15 kJ/mol可知，该反应为吸热反应，所以温度升高后该化学平衡向正反应方向移动，从而促进化学平衡2NH3 (g)＋CO2(g) NH2COONH4(l)向正反应方向移动， CO2的平衡转化率增大。

③ 测定尿素样品含氮量的方法如下：取a g尿素样品，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的v1 mL c1 mol·L1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L1 NaOH溶液恰好中和。由反应的化学方程式可知，2n(H2SO4)=n(NH3)+n( NaOH)，所以n(N)= n(NH3)=0.5 n(H2SO4)- n( NaOH)= （2c1v1－c2v2）×10－3mol，则尿素样品中氮元素的质量分数是14（2c1v1－c2v2）×10－3/a。