Question

【題目】氨用于制造氮肥（尿素、碳銨等）、復(fù)合肥料、硝酸、純堿等，廣泛應(yīng)用于化工、輕工、化肥制藥、合成纖維等領(lǐng)域。

Ⅰ．工業(yè)制氨是以哈伯法通過氮氣和氫氣在高溫高壓和催化劑的作用下化合生成的，請算出氮氣與氫氣恰好完全反應(yīng)時的質(zhì)量比________；

Ⅱ．目前有一種“人工固氮”的新方法反應(yīng)過程示意圖如下：

（1）根據(jù)反應(yīng)的微觀示意圖寫出化學(xué)方程式：_____________；

（2）氨氣進(jìn)入大氣后與雨水作用，可能形成“堿雨”。寫出堿雨中堿的化學(xué)式，并標(biāo)出其中氮元素的化合價：_________；

Ⅲ．氨是氮肥的重要原料。某化肥廠生產(chǎn)銨態(tài)氮肥(NH4)2SO4的工藝流程如下：

（1）操作Ⅰ中的玻璃棒作用是_________；

（2）加入的X應(yīng)為_____（填字母）

A H2SO4 B CaSO4 C SO2

Ⅳ．氨也是工業(yè)索維爾法制純堿的重要原料。

某興趣小組采用下列裝置模擬索維爾法制備碳酸氫鈉，實驗操作如下：

a．關(guān)閉K1，打開K2通入NH3，調(diào)節(jié)氣流速率，待其穩(wěn)定后，打開K1通入CO2；

b．待三頸燒瓶內(nèi)出現(xiàn)較多NaHCO3固體時，關(guān)閉K2停止通NH3，一段時間后，關(guān)閉K1停止通CO2；

c．將三頸燒瓶內(nèi)的反應(yīng)混合物過濾、洗滌、低溫干燥，并將所得固體置于敞口容器中加熱，記錄剩余固體質(zhì)量。

加熱時間/min	t0	t1	t2	t3	t4	t5
剩余固體質(zhì)量/g	未記錄	30.6	27.4	23.8	21.2	21.2

（資料）常溫常壓下，1體積水約能溶解700體積氨氣，1體積水約能溶解1體積二氧化碳。

請回答下列問題：

（1）三頸燒瓶內(nèi)生成的另一產(chǎn)物是一種銨態(tài)氮肥，寫出其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：__________；加熱過濾得到的NaHCO3，發(fā)生反應(yīng)：2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑+ H2O。

（2）三頸燒瓶上連接的長頸漏斗的主要作用是__________；

（3）打開K2通入NH3一段時間后，才打開K1通入CO2，原因是__________；

（4）飽和碳酸氫鈉溶液的作用是______________；

（5）根據(jù)實驗記錄，計算t2 min時NaHCO3固體的分解率（已分解的NaHCO3質(zhì)量與加熱前原NaHCO3質(zhì)量的比值），請寫出計算過程__________。

Answer 1

【答案】28:6（或14:3） 6H2O + 2N2 4NH3 + 3O2 NH3H2O 引流 B NaCl + H2O + CO2 + NH3 ═ NaHCO3↓ + NH4Cl 控制瓶內(nèi)氣壓與外界大氣壓一致 NH3在水中溶解度比CO2大，先通入氨氣后溶液呈堿性，利于吸收更多CO2 吸收CO2中的HCl氣體，防止影響實驗 50%。

【解析】

Ⅰ．工業(yè)上氨是以哈伯法通過N2和H2在高溫高壓和催化劑存在下直接化合而制成，其中N2和H2恰好完全反應(yīng)時的分子個數(shù)比為1：3，則質(zhì)量比為；

Ⅱ．（1）由微觀示意圖可知，反應(yīng)物是水和氮氣，生成物是氨氣和氧氣，故反應(yīng)方程式為6H2O + 2N2 4NH3 + 3O2；

（2）氨氣與水反應(yīng)生成氨水，生成的氨水化學(xué)式為NH3H2O；氨水中氫元素的化合價為+1價，根據(jù)化合價的代數(shù)和為0可求得氮元素的化合價為-3價；

Ⅲ．（1）操作Ⅰ為過濾，其中的玻璃棒作用是引流；

（2）加入的X應(yīng)該是硫酸鈣，因為加入硫酸鈣后才能有濾渣碳酸鈣沉淀生成，碳酸鈣分解才能生成二氧化碳通入沉淀池中，選項B正確。

Ⅳ．（1）向三頸燒瓶內(nèi)的食鹽水中先通入NH3再通入CO2，生成銨態(tài)氮肥和碳酸氫鈉，根據(jù)元素守恒還應(yīng)生成水，則反應(yīng)方程式NaCl + H2O + CO2 + NH3 ═ NaHCO3↓ + NH4Cl；

（2）三頸燒瓶上連接的長頸漏斗的主要作用是控制瓶內(nèi)氣壓與外界大氣壓一致；

（3）NH3在水中溶解度比CO2大，先通入氨氣后溶液呈堿性，利于吸收更多CO2，所以先打開K2通入NH3一段時間后，才打開K1通入CO2；

（4）飽和碳酸氫鈉溶液的作用是為了吸收CO2中的HCl氣體，防止影響實驗；

（5）設(shè)原混合物中碳酸氫鈉的質(zhì)量為X

x=33.6g

完全反應(yīng)時剩余固體減少33.6g-21.2g=12.4g，

t2時固體的質(zhì)量減少了33.6g-27.4g=6.8g，

t2時固體減少的質(zhì)量為完全反應(yīng)時的一半，則t2 min時NaHCO3固體的分解率為50%。