Question

為了實(shí)現(xiàn)資源利用最大化，某化工廠將合成氨、制純堿和生產(chǎn)尿素（CO（NH₂））工藝聯(lián)合，簡易流程如下：

（1）25℃時(shí)101kPa時(shí)，測得生成17g NH₃，放出46.2kJ熱量，寫出合成NH₃的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）合成氨原料氣中的雜質(zhì)硫化氫用稀氨水吸收，副產(chǎn)品是酸式鹽．該副產(chǎn)品的化學(xué)式為

 

．
（3）反應(yīng)器2分離出來的氮?dú)夂蜌錃庠偻ㄈ敕磻?yīng)器1，其目的是

 

．向反應(yīng)器3充入原料的順序是：先加氯化鈉溶液，通入氨氣至飽和，再通入足量的二氧化碳可制得NaHCO₃．反應(yīng)器3中的化學(xué)方程式為

 

．
（4）工業(yè)上可用碳、甲烷與水蒸汽反應(yīng)制氫氣
①C+H₂O（g）?CO+H₂，△H＞0，此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

，為了提高碳的轉(zhuǎn)化率，宜采用下列措施中的（填字母編號）

 

．
A．增大壓強(qiáng)        B．增加碳的量  C．升高溫度D．增加水的量      E．使用催化劑      F．及時(shí)移出CO、H₂
②有些國家水電豐富，采用惰性電極電解硫酸鈉溶液制氫氣，電解時(shí)陽極上的電極反應(yīng)式為

 

．
③若僅以CH₄、空氣、H₂O為原料制尿素（CH₄+2H₂O（g）

催化劑  .

加熱

CO₂+4H₂），標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4m³ CH₄，理論上最多能制

 

㎏尿素．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：

分析：（1）N₂和H₂完全反應(yīng)生成17g即1molNH₃放熱46.2kJ熱量，生成2mol氨氣放熱92.4KJ，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)的焓變?yōu)?92.4KJ/mol，依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫得到；
（2）硫化氫與氨水反應(yīng)生成NH₄HS；
（3）氮?dú)夂蜌錃庠偻ㄈ敕磻?yīng)器1可節(jié)約燃料；氯化鈉、氨氣和二氧化碳可反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨；
（4）①平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積；為提高某一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)反應(yīng)方向移動(dòng)；
②電解硫酸鈉溶液實(shí)質(zhì)是電解水；
③由C原子守恒可知，CH₄～CO₂～CO（NH₂）₂，以此計(jì)算．

解答： 解：（1）N₂和H₂完全反應(yīng)生成17g即1molNH₃放熱46.2kJ熱量，生成2mol氨氣放熱92.4KJ，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)的焓變?yōu)?92.4KJ/mol，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol；
故答案為：N₂（g）+H₂（g）═2NH₃（g）△H═-92.4kJ/mol；
（2）硫化氫與氨水反應(yīng)生成NH₄HS，故答案為：NH₄HS；
（3）氮?dú)夂蜌錃庠偻ㄈ敕磻?yīng)器1可節(jié)約燃料，提高原料利用率；氯化鈉、氨氣和二氧化碳可反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨：NaCl+CO₂+H₂O+NH₃=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案為：提高原料利用率；NaCl+CO₂+H₂O+NH₃=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（4）①平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積積，所以K=

c(CO)×c(H2)

c(H2O)

；為提高碳的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)是反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則可采取的措施有：升高溫度、增加水的量、及時(shí)分離出CO、H₂，
故答案為：

c(CO)×c(H2)

c(H2O)

；CDF；
②電解硫酸鈉溶液實(shí)質(zhì)是電解水，陽極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
③22.4m³ CH₄的物質(zhì)的量是1000mol，由C原子守恒可知，CH₄～CO₂～CO（NH₂）₂，CO（NH₂）₂的物質(zhì)的量是1000mol，質(zhì)量60000g，即60kg，故答案為：60．

點(diǎn)評：本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，涉及熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡以及化學(xué)計(jì)算等知識，難度中等，（4）為學(xué)生解答的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)．