Question

1．随着世界粮食需求量的增加，农业对化学肥料的需求越来越大．氮肥是需求最大的一种化肥．氮肥的生产和合理施用在农业生产中起着重大作用．合成氨、化肥生产及制取纯碱流程示意图如下：

（1）目前，工业上用铁触媒作催化剂，在20～50MPa、450℃左右用氮、氢混合气体在氨合成塔中进行合成氨．则沿X方向回去的物质是N₂和H₂．
（2）2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法，即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气，分别通入一个加热到570℃的电解池中，氢气和氮气在电极上合成了氨，反应物转化率大大提高．新法合成氨电解池中的电解质能传导H⁺，请写出阴极反应式N₂+6H⁺+6e^-═2NH₃．
（3）尿素的结构简式H₂NCONH₂．目前生产尿素是以氨气与CO₂为原料，发生反应的化学方程式是：CO₂+2NH₃$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$H₂NCONH₂+2H₂O．
（4）氨碱法所用CO₂来源于碳酸钙高温分解，联合制碱法CO₂来源于合成氨厂．沉淀池中发生反应的化学方程式是NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃+NH₄Cl．
（5）联合制碱法是对氨碱法的改进，其主要优点是能提高原料的利用率，减少废渣（CaCl₂）的排放，保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高；NH₄Cl 可做氮肥．（回答两点）

Answer 1

分析 （1）氮气和氢气的反应在合成塔中进行，因为合成氨反应为可逆反应，反应后化合物中含有一定量的氮气和氢气，分离后再作为原料进行循环利用；
（2）阴极上N₂得电子生成NH₃；
（3）尿素的结构简式为H₂NCONH₂；氨气与CO₂反应生成H₂NCONH₂和2H₂O；
（4）联合制碱法中CO₂来源于石灰石煅烧，氨碱法中CO₂的来源于合成氨工业的废气；在沉淀池中NH₃、CO₂、H₂O、NaCl反应生成NH₄Cl 和 NaHCO₃；
（5）能提高原料的利用率，减少废渣（CaCl₂）的排放，保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高； NH₄Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO₂，减少了 CaCO₃ 制 CO₂ 这一工序．

解答 解：（1）氮气和氢气的反应在合成塔中进行，因为合成氨反应为可逆反应，反应后化合物中含有一定量的氮气和氢气，分离后再作为原料进行循环利用．
故答案为：合成塔； H₂、N₂；
（2）用电解法制备氨气，阴极上N₂得电子生成NH₃，则阴极反应式为N₂+6H⁺+6e^-═2NH₃；
故答案为：N₂+6H⁺+6e^-═2NH₃；
（3）尿素的结构简式为H₂NCONH₂；在一定条件下，氨气与CO₂反应生成H₂NCONH₂和2H₂O，其反应的方程式为：CO₂+2NH₃$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$H₂NCONH₂+2H₂O；
故答案为：CO₂+2NH₃$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$H₂NCONH₂+2H₂O；
（4）联合制碱法中CO₂来源于石灰石煅烧，石灰石高温分解生成CO₂和CaO，氨碱法中CO₂的来源于合成氨工业的废气；在沉淀池中NH₃、CO₂、H₂O、NaCl反应生成NH₄Cl 和 NaHCO₃，则反应方程式为：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃+NH₄Cl；
故答案为：碳酸钙高温分解；合成氨厂；NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃+NH₄Cl；
（5）联合制碱法能提高原料的利用率，减少废渣的排放，保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高；NH₄Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO 转化成 CO₂，减少了 CaCO₃ 制 CO₂ 这一工序．
故答案为：能提高原料的利用率，减少废渣（CaCl₂）的排放，保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高；NH₄Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO₂，减少了 CaCO₃ 制 CO₂ 这一工序．

点评 本题考查了合成氨、化肥生产及制取纯碱的工业原理，题目难度中等，明确发生的反应原理、电解原理为解答关键，注意掌握合成氨原理、联合制碱法的原理、设备等知识，试题培养了学生的灵活应用能力．