Question

【題目】氮的化合物合成、應(yīng)用及氮的固定一直是科學(xué)研究的熱點(diǎn)．
（1）以CO2與NH3為原料合成化肥尿素的主要反應(yīng)如下： 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
則a為 ．
（2）反應(yīng)2NH3（g）+CO2（g）CO（NH2）2（l）+H2O（g） 在合成塔中進(jìn)行．圖1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三條曲線為合成塔中按不同氨碳比[ ]和水碳比[ ]投料時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化率的情況．
①曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的數(shù)值分別為：A.0.6～0.7 B.1～1.1 C.1.5～1.61
生產(chǎn)中應(yīng)選用水碳比的數(shù)值為（選填序號(hào)）．
②生產(chǎn)中氨碳比宜控制在4.0左右，而不是4.5的原因可能是 ．
（3）尿素可用于濕法煙氣脫氮工藝，其反應(yīng)原理為： NO+NO2+H2O=2HNO2 2HNO2+CO（NH2）2=2N2↑+CO2↑+3H2O．
①當(dāng)煙氣中NO、NO2按上述反應(yīng)中系數(shù)比時(shí)脫氮效果最佳．若煙氣中V（NO）：V（NO2）=5：1時(shí)，可通入一定量的空氣，同溫同壓下，V（空氣）：V（NO）=（空氣中氧氣的體積含量大約為20%）．
②圖2是尿素含量對(duì)脫氮效率的影響，從經(jīng)濟(jì)因素上考慮，一般選擇尿素濃度約為%．
（4）圖3表示使用新型電極材料，以N2、H2為電極反應(yīng)物，以HCl﹣NH4Cl為電解質(zhì)溶液制造出既能提供能量，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)氮固定的新型燃料電池．請(qǐng)寫出該電池的正極反應(yīng)式 ． 生產(chǎn)中可分離出的物質(zhì)A的化學(xué)式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）+72.49
（2）A；氨碳比在4.5時(shí)，NH3的量增大較多，而CO2的轉(zhuǎn)化率增加不大，提高了生產(chǎn)成本
（3）1：1；5
（4）N2+6e﹣+8H+=2NH4+；NH4Cl
【解析】解：（1）①2NH3（g）+CO2（g）=NH2CO2NH4（s）；△H=﹣159.47kJmol﹣1②NH2CO2NH4（s）=CO（NH2）2（s）+H2O（g）；△H=a kJmol﹣1③2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（g）；△H=﹣86.98kJmol﹣1依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律①+②=③，得到﹣159.47KJ/mol+a=﹣86.98KJ/mol
a=+72.49KJ/mol；
所以答案是：+72.49；（2）①氨碳比相同時(shí)曲線Ⅰ二氧化碳的轉(zhuǎn)化率大，所以生產(chǎn)中選用水碳比的數(shù)值為A；
所以答案是：A；②氨碳比在4.5時(shí)，需要氨氣較多，但依據(jù)圖象分析二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大不多，工業(yè)合成氨生成工藝較復(fù)雜，提高生產(chǎn)成本；
所以答案是：氨碳比在4.5時(shí)，NH3的量增大較多，而CO2的轉(zhuǎn)化率增加不大，提高了生產(chǎn)成本；（3）①當(dāng)煙氣中NO、NO2按上述反應(yīng)中系數(shù)比時(shí)脫氮效果最佳，即1：1，若煙氣中V（NO）：V（NO2）=5：1時(shí)，設(shè)通入空氣中氧氣體積為x；
則

2NO+	O2=	2NO2
2x	X	X

=1：1，
計(jì)算得到x=1
空氣體積為5
所以同溫同壓下，V（空氣）：V（NO）=1：1
所以答案是：1：1； ②圖象分析可知，當(dāng)尿素濃度為5mol/L左右時(shí)，脫氮效率基本不變，所以從經(jīng)濟(jì)因素上考慮，一般選擇尿素濃度約為5%左右大達(dá)到較大的脫氮效率；
所以答案是：5%；（4）以N2、H2為原料，以HCl﹣NH4Cl為電解質(zhì)溶液構(gòu)成新型燃料電池，正極發(fā)生還原反應(yīng)，即氮?dú)獗贿�原生成NH4+ ， 電極反應(yīng)式為N2+6e﹣+8H+=2NH4+；負(fù)極是氫氣失電子生成氫離子，政績(jī)生成銨根離子在電解質(zhì)溶液中可以分離出氯化銨；
所以答案是：N2+6e﹣+8H+=2NH4+； NH4Cl；
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無(wú)關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）才能正確解答此題．