综合题8.0分
化学

氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。

42.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);ΔH=-159.47 kJ·mol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=a kJ·mol-1

③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=-86.98 kJ·mol-1

则a为                   

43.反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) 在合成塔中进行。下图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(   )

44.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         %。

45.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              

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

+72.49

解析

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);△H=﹣159.47kJ•mol﹣1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH22(s)+H2O(g);△H=a kJ•mol﹣1

③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH22(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;

考查方向

用盖斯定律进行有关反应热的计算

解题思路

依据盖斯定律和热化学方程式计算得到;

易错点

计算过程中注意ΔH值的数值的正负,防止计算错误。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

AC

解析

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;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;

考查方向

转化率图像的分析

解题思路

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;

易错点

过分考虑氨气量增大对二氧化碳的转化率的影响

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

①1∶1  ②5(±0.2)%

解析

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

=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%;

考查方向

图像分析

解题思路

①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳

②依据图象分析,尿素浓度到一定大小,脱氮效率变化不大;

易错点

脱氮效果最佳的判断

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

(4)N2+6e+8H+=2NH4+       NH4Cl

解析

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;

考查方向

化学电源原电池知识

解题思路

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;

易错点

燃料电池中正负极的判断