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【题目】NH3可用于生产硝酸和尿素。

1)生产硝酸:

NH3催化氧化是工业制硝酸的第一步反应,其化学方程式是______________

②除此之外,相同条件下还可能发生以下副反应:

4NH3g)+4O2g)=2N2Og)+6H2Og

4NH3g)+3O2g)=2N2Og)+6H2Og

两个副反应在理论上趋势均很大,但实际生产中影响并不大,原因是______________

2)生产尿素:

①尿素的合成分两步进行;

a.2NH3g)+CO2gNH2COONH4l

b.NH2COONH4lCONH22l)+H2Ol

则总反应2NH3g)+CO2gCONH22l)+H2Ol)的_____________

②下图为nNH3):nCO2)=41时,温度对CO2的转化率的影响。解释温度升高CO2的平衡转化率增大的原因:______________

③测定尿素样品含氮量的方法如下:取a g尿素样品,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的v1 mL c1 mol·L1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4v2 mL c2 mol·L1 NaOH溶液恰好中和,则尿素样品中氮元素的质量分数是______________

【答案】4NH35O24NO6H2O 使用催化剂提高氨的催化反应的选择性 升高温度,反应b正向移动

【解析】

(1)①工业制硝酸是氨的催化氧化,第一步为氨气催化氧化为NO和水;

②催化剂具有高效性、唯一性和选择性;

(2)①根据盖斯定律可知a+b即可得到总反应式;

②温度升高,平衡向吸热反应方向移动;

③测定溶液中尿素的含量,取ag尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的V1mLc1mol/LH2SO4溶液吸收完全,产物为(NH4)2SO4,剩余H2SO4V2mLc2mo/LNaOH溶液恰好中和,则参与吸收氨气的硫酸的物质的量为(c1V1c2V2)×103mol,吸收氨气的反应为2NH3+H2SO4═(NH4)2SO4,根据N元素守恒予以解答。

(1)①工业制硝酸是氨的催化氧化,第一步为氨气催化氧化为NO和水,发生反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O

②结合催化剂的选择性,使用催化剂提高氨的催化反应的选择性,则两个副反应在理论上趋势均很大,但实际生产中影响并不大;

(2)①已知:a2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l)H=-117kJ/molbNH2COONH4(l)CO(NH2)2(l)+H2O(l)H=+15kJ/mol,根据盖斯定律,a+b得总反应式为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)H=-102kJ/mol

②当n(NH3)n(CO2)=41时,温度升高,CO2的平衡转化率增大是因为反应b温度升高时,平衡向正方向移动,而对反应a减小生成物,同样促进平衡正向移动;

③取ag尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的V1mLc1mol/LH2SO4溶液吸收完全,产物为(NH4)2SO4,发生的反应为2NH3+H2SO4═(NH4)2SO4,剩余H2SO4V2mLc2mo/LNaOH溶液恰好中和,则参与吸收氨气的硫酸的物质的量为(c1V1c2V2)×103mol,根据反应关系,氨气的物质的量为n(NH3)=2×(c1V1c2V2)×103molmol=(2c1V1-c2V2)×10-3mol,根据N元素守恒,尿素中氮元素的物质的量为n(N)=n(NH3)=(2c1V1-c2V2)×10-3mol,则尿素中氮元素的质量分数是w=×100%=×100%

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