Question

6．氨气在生产、生活和科研中应用十分广泛．
（1）传统工业上利用氨气合成尿素．
①以CO₂与NH₃为原料合成尿素的主要反应如下：
2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ•mol^-1
NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+72.49kJ•mol^-1
反应2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=-86.98 kJ•mol^-1．
②液氨可以发生电离：2NH₃（l）?NH₂^-+NH₄⁺，COCl₂和液氨发生“复分解”反应生成尿素，写出该反应的化学方程式COCl₂+4NH₃=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl．
（2）氨气易液化，便于储运，可利用NH₃作储氢材料．
已知：2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H=+92.4kJ•mol^-1
①氨气自发分解的反应条件是高温（填“低温”或“高温”）．
②其他条件相同，该反应在不同催化剂作用下反应，相同时间后，氨气的转化率随反应温度的变化如图1所示．

在600℃时催化效果最好的是Ru（填催化剂的化学式）．c点氨气的转化率高于b点，原因是c点温度较高，反应速率较快，氨气的转化率较高．
（3）垃圾渗滤液中含有大量的氨氮物质（用NH₃表示）和氯化物，把垃圾渗滤液加入到如图2所示的电解池（电极为惰性材料）进行电解除去NH₃，净化污水．该净化过程分两步：第一步电解产生氧化剂，第二步氧化剂氧化氨氮物质生成N₂．
①写出电解时A极的电极反应式：2Cl^--2e^-=Cl₂↑ ．
②写出第二步反应的化学方程式：3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl．

Answer 1

分析 （1）①已知：2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ•mol^-1①
NH₂CO₂NH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+72.49kJ•mol^-1②
由盖斯定律可知，将①+②可得：2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；
②COCl₂和液氨发生“复分解”反应生成尿素，还生成氯化铵；
（2）①△H-T△S＜0的反应可自发进行；
②由图可知，相同温度时Ru对应转化率最大；c点氨气的转化率高于b点，与温度有关；
（3）电解除去NH₃，第一步电解产生氧化剂，可知A电解上氯离子放电生成氯气；第二步氧化剂氧化氨氮物质生成N₂，为氯气氧化氨气生成氮气．

解答 解：（1）①已知：2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ•mol^-1①
NH₂CO₂NH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+72.49kJ•mol^-1②
由盖斯定律可知，将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，
故答案为：-86.98；
②由于液氨的电离方程式为2NH₃（l）?NH₂^-+NH₄⁺，COCl₂和液氨发生“复分解”反应生成尿素，而尿素的化学式为CO（NH₂）₂，可知该反应的化学方程式为COCl₂+4NH₃=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl，
故答案为：COCl₂+4NH₃=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl；
（2）①△G=△H-T△S＜0，反应可以自发进行，氨气分解为熵增的反应，且△H为增大反应，故反应在高温下可以自发进行，
故答案为：高温；
②根据图可知，在600℃时催化效果最好的是Ru，b、c点均未达到平衡，c点温度较高，反应速率较快，氨气的转化率较高，
故答案为：Ru；c点温度较高，反应速率较快，氨气的转化率较高；
（3）①根据图示知道：A电极是电解池的阳极，该电极上发生失电子的氧化反应，可以得到氧化剂，根据离子的放电顺序，即氯离子失电子产生氯气的过程，电极反应式为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
②第二步氧化剂氯气氧化氨氮物质即氨气生成N₂的过程，发生的反应为3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl，故答案为：3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl．

点评 本题考查化学平衡图象、反应热与焓变、电解应用，为高频考点，把握盖斯定律的应用、图中温度和催化剂对平衡影响、电极反应为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，综合性较强，题目难度中等．