Question

（2013?江苏二模）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=-159.47kJ?mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=a kJ?mol^-1
③2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=-86.98kJ?mol^-1
则a为

+72.49

．
（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[n（NH₃）/n（CO₂）]和水碳比[n（H₂O）/n（CO₂）]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

A

（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

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）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）=

1：1

（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

5

%．
（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

N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺

．生产中可分离出的物质A的化学式为

NH₄Cl

．

Answer 1

分析：（1）依据盖斯定律和热化学方程式计算得到；
（2）①依据反应转化率的大小分析，结合图象分析判断；
②氨气量增大对二氧化碳的转化率增加不大；
（3）①
②依据图象分析，尿素浓度到一定大小，脱氮效率变化不大；
（4）原电池正极发生还原反应，依据装置图分析判断分离出氯化铵；

解答：解：（1）①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）；△H=-159.47kJ?mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=a kJ?mol^-1
③2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=-86.98kJ?mol^-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；
故答案为：+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；
故答案为：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；
故答案为：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   2x

5-2x

1+2x

=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
故答案为：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；
故答案为：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；
故答案为：N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺；  NH₄Cl；

点评：本题考查热化学方程式书写方法和盖斯定律计算应用，图象分析和反应条件判断，信息应用能力，原电池电极反应书写的方法应用，题目难度较大．