Question

2．氨氣在生產(chǎn)、生活和科研中應(yīng)用十分廣泛．
（1）傳統(tǒng)工業(yè)上利用氨氣合成尿素
①以CO₂與NH₃為原料合成尿素的主要反應(yīng)如下：
2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ/mol
NH₂CO₂NH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+72.49kJ/mol
反應(yīng)2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=-86.98kJmol．
②液氨可以發(fā)生電離：2NH₃（l）?NH₂^-+NH₄⁺，COCl₂和液氨發(fā)生“復(fù)分解”反
應(yīng)生成尿素，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式COCl₂+4NH₃=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl．
（2）氨氣易液化，便于儲(chǔ)運(yùn)，可利用NH₃作儲(chǔ)氫材料
已知：2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H=+92.4 kJ/mol
①氨氣自發(fā)分解的反應(yīng)條件是高溫（填“低溫”或“高溫”）．
②其他條件相同，該反應(yīng)在不同催化劑作用下反應(yīng)，相同時(shí)間后，氨氣的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度 的變化如圖所示．
在600℃時(shí)催化效果最好的是Ru （填催化劑的化學(xué)式）．c點(diǎn)氨氣的轉(zhuǎn)化率高于b點(diǎn)，原因是b、c點(diǎn)均未達(dá)到平衡，c點(diǎn)溫度較高，反應(yīng)速率較快，氨氣的轉(zhuǎn)化率較高，且Rh比Fe的催化能力強(qiáng)．
（3）垃圾滲濾液中含有大量的氨氮物質(zhì)（用NH₃表示）和氯化物，把垃圾滲濾液加入到如圖所示的電解池（電極為惰性材料）進(jìn)行電解除去NH₃，凈化污水．該凈化過程分兩步：第一步電解產(chǎn)生氧化劑，第二步氧化劑氧化氨氮物質(zhì)生成N₂．
①寫出電解時(shí)A極的電極反應(yīng)式：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
②寫出第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl或3Cl₂+8NH₃=N₂+6NH₄Cl．

Answer 1

分析 （1）①運(yùn)用蓋斯定律，將所給的反應(yīng)通過加減乘除等變形得到所要求的目標(biāo)反應(yīng)，反應(yīng)熱做相應(yīng)變化即可；
②根據(jù)液氨的電離方程式，結(jié)合尿素的化學(xué)式為CO（NH₂）₂來分析；
（2）①氨氣分解為熵增的反應(yīng)，根據(jù)△G=△H-T△S＜0，反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行；
②根據(jù)圖可知，在600℃時(shí)催化效果最好的是Ru，b、c點(diǎn)均未達(dá)到平衡，c點(diǎn)溫度較高，反應(yīng)速率較快；
（3）根據(jù)信息：該電解池（電極為惰性材料）電解除去NH₃，凈化污水．該凈化過程分兩步：第一步電解產(chǎn)生氧化劑，即產(chǎn)生能將氨氧化為氮?dú)獾奈镔|(zhì)，第二步氧化劑氧化氨氮物質(zhì)生成N₂，據(jù)電解池的工作原理結(jié)合發(fā)生的反應(yīng)來回答；

解答 解：（1）①已知：2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ•mol^-1 ①
NH₂CO₂NH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+72.49kJ•mol^-1 ②
將①+②可得：2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=（-159.47kJ•mol^-1）+（+72.49kJ•mol^-1）=-86.98KJ/mol，
故答案為：-86.98；
②由于液氨的電離方程式為2NH₃（l）?NH₂^-+NH₄⁺，COCl₂和液氨發(fā)生“復(fù)分解”反應(yīng)生成尿素，而尿素的化學(xué)式為CO（NH₂）₂，可知該反應(yīng)的化學(xué)方程式為COCl₂+4NH₃=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl，故答案為：COCl₂+4NH₃=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl；
（2）①△G=△H-T△S＜0，反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，氨氣分解為熵增的反應(yīng)，且△H為增大反應(yīng)，故反應(yīng)在高溫下可以自發(fā)進(jìn)行，
故答案為：高溫；
②根據(jù)圖可知，在600℃時(shí)催化效果最好的是Ru，b、c點(diǎn)均未達(dá)到平衡，c點(diǎn)溫度較高，反應(yīng)速率較快，氨氣的轉(zhuǎn)化率較高，
故答案為：Ru；b、c點(diǎn)均未達(dá)到平衡，c點(diǎn)溫度較高，反應(yīng)速率較快，氨氣的轉(zhuǎn)化率較高，且Rh比Fe的催化能力強(qiáng)；
（3）①根據(jù)圖示知道：A電極是電解池的陽(yáng)極，該電極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，可以得到氧化劑，根據(jù)離子的放電順序，即氯離子失電子產(chǎn)生氯氣的過程，電極反應(yīng)式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
②第二步氧化劑氯氣氧化氨氮物質(zhì)即氨氣生成N₂的過程，發(fā)生的反應(yīng)為：3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl，
故答案為：3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl或3Cl₂+8NH₃=N₂+6NH₄Cl．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用以及根據(jù)新信息來書寫化學(xué)方程式，電解池的工作原理以及電極反應(yīng)式的書寫知識(shí)，注意新信息的提取，注意題干信息的應(yīng)用是關(guān)鍵，難度中等．