氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。

(1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);ΔH=-159.47 kJ·mol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=a kJ·mol-1

③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=-86.98 kJ·mol-1

则a为

(2)反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) 在合成塔中进行。下图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比 [n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况。

图1 图2 图3

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为:

A. 0.6~0.7 B. 1~1.1 C. 1.5~1.61

生产中应选用水碳比的数值为 (选填序号)。

②生产中氨碳比宜控制在4.0左右,而不是4.5的原因可能是

(3)尿素可用于湿法烟气脱氮工艺,其反应原理为:

NO+NO2+H2O=2HNO2;2HNO2+CO(NH2)2=2N2↑+CO2↑+3H2O。

①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳。若烟气中V(NO)∶V(NO2)=5∶1时,可通入一定量的空气,同温同压下,V(空气)∶V(NO)= (空气中氧气的体积含量大约为20%)。

②图2是尿素含量对脱氮效率的影响,从经济因素上考虑,一般选择尿素浓度约为 %。

(4)图3表示使用新型电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量,同时又能实现氮固定的新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式 。生产中可分离出的物质A的化学式为

亚硝酸钠(NaNO2)外观酷似食盐且有咸味,是一种常用的发色剂和防腐剂,使用过量会使人中毒。某兴趣小组进行下面实验探究,查阅资料知道:

①HNO2为弱酸,

②2NO+Na2O2=2NaNO2,

③2NO2+Na2O2=2NaNO3

④酸性KMnO4溶液可将NO和NO2-均氧化为NO3-,MnO4-还原成Mn2+。

NaNO2的制备方法可有如下2种方法(夹持装置和加热装置已略,气密性已检验):

制备装置1:

制备装置2:

(1)在制备装置1中:

① 如果没有B装置,C中发生的副反应有

② 甲同学检查完装置气密性良好后进行实验,发现制得的NaNO2中混有较多的NaNO3杂质;于是在A装置与B装置间增加了 装置,改进后提高了NaNO2的纯度;

③ D装置发生反应的离子方程式为

(2)在制备装置2中:

① B装置的作用是

② 写出装置A烧瓶中发生反应的化学方程式并用单线桥标出电子的转移

③ 为避免B中逸出的气体中混有的杂质气体与Na2O2反应,应在B、C装置间增加一个装置,则该装置中盛放的药品名称为

④ 实验经改进后可制得较纯亚硝酸钠,下列关于亚硝酸钠的说法正确的是________。

a.亚硝酸钠有咸味,可代替食盐食用

b.常温下,0.1mol/L亚硝酸钠溶液pH>1

c.0.1mol/L亚硝酸钠溶液中存在:c(Na+)+c(H+)=c(NO2-)+c(OH-)

d.0.1mol/L亚硝酸钠溶液中存在:c(NO2-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)

⑤ 试设计实验检验装置C中NaNO2的存在(写出操作、现象和结论)

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