Question

【题目】氨的化合物合成、应用及氨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＝－159.47kJ·mol-1

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

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

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下图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）下图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 。

Answer 1

【答案】

（1）+72.49；

（2）①A；②氨碳比在4.5时，NH3的量增大较多，而CO2的转化率增加不大，提高了生产成本；

（3）①1:1；②5(±0.2)%

（4）N2＋6e—＋8H+＝2NH4+；NH4Cl

【解析】

试题分析：（1）①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)；△H=-159.47kJmol-1，②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)；△H=a kJmol-1，③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)；△H=-86.98kJmol-1，依据热化学方程式和盖斯定律①+②=③，得到-159.47KJ/mol+a=-86.98KJ/mol，a=+72.49KJ/mol；故答案为：+72.49；

（2）①氨碳比相同时曲线Ⅰ二氧化碳的转化率大，所以生产中选用水碳比的数值为A；故答案为：A；

②氨碳比在4.5时，需要氨气较多，但依据图象分析二氧化碳转化率增大不多，工业合成氨生成工艺较复杂，提高生产成本；故答案为：氨碳比在4.5时，NH3的量增大较多，而CO2的转化率增加不大，提高了生产成本；

（3）①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳，即1：1，若烟气中V(NO)：V(NO2)=5：1时，设通入空气中氧气体积为x；

则2NO+O2=2NO2

2x x 2x

=1：1，计算得到x=1，空气体积为5，所以同温同压下，V(空气)：V(NO)=1：1故答案为：1：1；

②图象分析可知，当尿素浓度为5mol/L左右时，脱氮效率基本不变，所以从经济因素上考虑，一般选择尿素浓度约为5%左右大达到较大的脱氮效率；故答案为：5%；

（4）以N2、H2为原料，以HCl-NH4Cl为电解质溶液构成新型燃料电池，正极发生还原反应，即氮气被还原生成NH4+，电极反应式为N2+6e-+8H+=2NH4+；负极是氢气失电子生成氢离子，政绩生成铵根离子在电解质溶液中可以分离出氯化铵；故答案为：N2+6e-+8H+=2NH4+； NH4Cl。