Question

【题目】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=﹣159.47kJmol﹣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
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[ ]和水碳比[ ]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 ．
（3）尿素可用于湿法烟气脱氮工艺，其反应原理为： NO+NO2+H2O=2HNO2 2HNO2+CO（NH2）2=2N2↑+CO2↑+3H2O．
①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳．若烟气中V（NO）：V（NO2）=5：1时，可通入一定量的空气，同温同压下，V（空气）：V（NO）=（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 ． 生产中可分离出的物质A的化学式为 ．

Answer 1

【答案】
（1）+72.49
（2）A；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）1：1；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依据热化学方程式和盖斯定律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；
所以答案是：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；
所以答案是：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	X

=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
所以答案是：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；
所以答案是：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；
所以答案是：N2+6e﹣+8H+=2NH4+； NH4Cl；
【考点精析】本题主要考查了化学平衡状态本质及特征的相关知识点，需要掌握化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）才能正确解答此题．