【（2013?江苏二模）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）；△H=-159.47kJ?m】|小学科学问答-字典问答网

【（2013?江苏二模）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）；△H=-159.47kJ?m】

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更新时间:2024-04-26

问题描述：

（2013?江苏二模）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）；△H=-159.47kJ?mol-1

②NH2CO2NH4（s）=CO（NH2）2（s）+H2O（g）；△H=a kJ?mol-1

③2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（g）；△H=-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．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．

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__（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N2+6e-+8H+=2NH4+

N2+6e-+8H+=2NH4+

．生产中可分离出的物质A的化学式为NH4Cl

NH4Cl

．

崔博文回答：

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　　分析：（1）依据盖斯定律和热化学方程式计算得到；（2）①依据反应转化率的大小分析，结合图象分析判断；②氨气量增大对二氧化碳的转化率增加不大；（3）①②依据图象分析，尿素浓度到一定大小，脱氮效率变化不大；（4）原电池正极发生还原反应，依据装置图分析判断分离出氯化铵；（1）①2NH3（g）+CO2（g）=NH2CO2NH4（s）；△H=-159.47kJ?mol-1②NH2CO2NH4（s）=CO（NH2）2（s）+H2O（g）；△H=akJ?mol-1③2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（g）；△H=-86.98kJ?mol-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/mola=+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 2x5-2x1+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；点评：本题考查热化学方程式书写方法和盖斯定律计算应用，图象分析和反应条件判断，信息应用能力，原电池电极反应书写的方法应用，题目难度较大．