Question

1．隨著世界糧食需求量的增加，農(nóng)業(yè)對化學肥料的需求越來越大．氮肥是需求最大的一種化肥．氮肥的生產(chǎn)和合理施用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著重大作用．合成氨、化肥生產(chǎn)及制取純堿流程示意圖如下：

（1）目前，工業(yè)上用鐵觸媒作催化劑，在20～50MPa、450℃左右用氮、氫混合氣體在氨合成塔中進行合成氨．則沿X方向回去的物質是N₂和H₂．
（2）2001年兩位希臘化學家提出了電解合成氨的方法，即在常壓下把氫氣和用氦氣稀釋的氮氣，分別通入一個加熱到570℃的電解池中，氫氣和氮氣在電極上合成了氨，反應物轉化率大大提高．新法合成氨電解池中的電解質能傳導H⁺，請寫出陰極反應式N₂+6H⁺+6e^-═2NH₃．
（3）尿素的結構簡式H₂NCONH₂．目前生產(chǎn)尿素是以氨氣與CO₂為原料，發(fā)生反應的化學方程式是：CO₂+2NH₃$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$H₂NCONH₂+2H₂O．
（4）氨堿法所用CO₂來源于碳酸鈣高溫分解，聯(lián)合制堿法CO₂來源于合成氨廠．沉淀池中發(fā)生反應的化學方程式是NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃+NH₄Cl．
（5）聯(lián)合制堿法是對氨堿法的改進，其主要優(yōu)點是能提高原料的利用率，減少廢渣（CaCl₂）的排放，保留了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高；NH₄Cl 可做氮肥．（回答兩點）

Answer 1

分析 （1）氮氣和氫氣的反應在合成塔中進行，因為合成氨反應為可逆反應，反應后化合物中含有一定量的氮氣和氫氣，分離后再作為原料進行循環(huán)利用；
（2）陰極上N₂得電子生成NH₃；
（3）尿素的結構簡式為H₂NCONH₂；氨氣與CO₂反應生成H₂NCONH₂和2H₂O；
（4）聯(lián)合制堿法中CO₂來源于石灰石煅燒，氨堿法中CO₂的來源于合成氨工業(yè)的廢氣；在沉淀池中NH₃、CO₂、H₂O、NaCl反應生成NH₄Cl 和 NaHCO₃；
（5）能提高原料的利用率，減少廢渣（CaCl₂）的排放，保留了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高； NH₄Cl 可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣 CO 轉化成 CO₂，減少了 CaCO₃ 制 CO₂ 這一工序．

解答 解：（1）氮氣和氫氣的反應在合成塔中進行，因為合成氨反應為可逆反應，反應后化合物中含有一定量的氮氣和氫氣，分離后再作為原料進行循環(huán)利用．
故答案為：合成塔； H₂、N₂；
（2）用電解法制備氨氣，陰極上N₂得電子生成NH₃，則陰極反應式為N₂+6H⁺+6e^-═2NH₃；
故答案為：N₂+6H⁺+6e^-═2NH₃；
（3）尿素的結構簡式為H₂NCONH₂；在一定條件下，氨氣與CO₂反應生成H₂NCONH₂和2H₂O，其反應的方程式為：CO₂+2NH₃$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$H₂NCONH₂+2H₂O；
故答案為：CO₂+2NH₃$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$H₂NCONH₂+2H₂O；
（4）聯(lián)合制堿法中CO₂來源于石灰石煅燒，石灰石高溫分解生成CO₂和CaO，氨堿法中CO₂的來源于合成氨工業(yè)的廢氣；在沉淀池中NH₃、CO₂、H₂O、NaCl反應生成NH₄Cl 和 NaHCO₃，則反應方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃+NH₄Cl；
故答案為：碳酸鈣高溫分解；合成氨廠；NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃+NH₄Cl；
（5）聯(lián)合制堿法能提高原料的利用率，減少廢渣的排放，保留了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高；NH₄Cl 可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣CO 轉化成 CO₂，減少了 CaCO₃ 制 CO₂ 這一工序．
故答案為：能提高原料的利用率，減少廢渣（CaCl₂）的排放，保留了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高；NH₄Cl 可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣 CO 轉化成 CO₂，減少了 CaCO₃ 制 CO₂ 這一工序．

點評 本題考查了合成氨、化肥生產(chǎn)及制取純堿的工業(yè)原理，題目難度中等，明確發(fā)生的反應原理、電解原理為解答關鍵，注意掌握合成氨原理、聯(lián)合制堿法的原理、設備等知識，試題培養(yǎng)了學生的靈活應用能力．