Question

6．氨氣在生產(chǎn)、生活和科研中應(yīng)用十分廣泛．
（1）傳統(tǒng)工業(yè)上利用氨氣合成尿素．
①以CO₂與NH₃為原料合成尿素的主要反應(yīng)如下：
2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ•mol^-1
NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+72.49kJ•mol^-1
反應(yīng)2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=-86.98 kJ•mol^-1．
②液氨可以發(fā)生電離：2NH₃（l）?NH₂^-+NH₄⁺，COCl₂和液氨發(fā)生“復(fù)分解”反應(yīng)生成尿素，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式COCl₂+4NH₃=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl．
（2）氨氣易液化，便于儲(chǔ)運(yùn)，可利用NH₃作儲(chǔ)氫材料．
已知：2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H=+92.4kJ•mol^-1
①氨氣自發(fā)分解的反應(yīng)條件是高溫（填“低溫”或“高溫”）．
②其他條件相同，該反應(yīng)在不同催化劑作用下反應(yīng)，相同時(shí)間后，氨氣的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖1所示．

在600℃時(shí)催化效果最好的是Ru（填催化劑的化學(xué)式）．c點(diǎn)氨氣的轉(zhuǎn)化率高于b點(diǎn)，原因是c點(diǎn)溫度較高，反應(yīng)速率較快，氨氣的轉(zhuǎn)化率較高．
（3）垃圾滲濾液中含有大量的氨氮物質(zhì)（用NH₃表示）和氯化物，把垃圾滲濾液加入到如圖2所示的電解池（電極為惰性材料）進(jìn)行電解除去NH₃，凈化污水．該凈化過程分兩步：第一步電解產(chǎn)生氧化劑，第二步氧化劑氧化氨氮物質(zhì)生成N₂．
①寫出電解時(shí)A極的電極反應(yīng)式：2Cl^--2e^-=Cl₂↑ ．
②寫出第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl．

Answer 1

分析 （1）①已知：2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ•mol^-1①
NH₂CO₂NH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+72.49kJ•mol^-1②
由蓋斯定律可知，將①+②可得：2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；
②COCl₂和液氨發(fā)生“復(fù)分解”反應(yīng)生成尿素，還生成氯化銨；
（2）①△H-T△S＜0的反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行；
②由圖可知，相同溫度時(shí)Ru對應(yīng)轉(zhuǎn)化率最大；c點(diǎn)氨氣的轉(zhuǎn)化率高于b點(diǎn)，與溫度有關(guān)；
（3）電解除去NH₃，第一步電解產(chǎn)生氧化劑，可知A電解上氯離子放電生成氯氣；第二步氧化劑氧化氨氮物質(zhì)生成N₂，為氯氣氧化氨氣生成氮?dú)猓?/p>

解答 解：（1）①已知：2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ•mol^-1①
NH₂CO₂NH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+72.49kJ•mol^-1②
由蓋斯定律可知，將①+②可得：2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=（-159.47kJ•mol^-1）+（+72.49kJ•mol^-1）=-86.98KJ/mol，
故答案為：-86.98；
②由于液氨的電離方程式為2NH₃（l）?NH₂^-+NH₄⁺，COCl₂和液氨發(fā)生“復(fù)分解”反應(yīng)生成尿素，而尿素的化學(xué)式為CO（NH₂）₂，可知該反應(yīng)的化學(xué)方程式為COCl₂+4NH₃=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl，
故答案為：COCl₂+4NH₃=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl；
（2）①△G=△H-T△S＜0，反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，氨氣分解為熵增的反應(yīng)，且△H為增大反應(yīng)，故反應(yīng)在高溫下可以自發(fā)進(jìn)行，
故答案為：高溫；
②根據(jù)圖可知，在600℃時(shí)催化效果最好的是Ru，b、c點(diǎn)均未達(dá)到平衡，c點(diǎn)溫度較高，反應(yīng)速率較快，氨氣的轉(zhuǎn)化率較高，
故答案為：Ru；c點(diǎn)溫度較高，反應(yīng)速率較快，氨氣的轉(zhuǎn)化率較高；
（3）①根據(jù)圖示知道：A電極是電解池的陽極，該電極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，可以得到氧化劑，根據(jù)離子的放電順序，即氯離子失電子產(chǎn)生氯氣的過程，電極反應(yīng)式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
②第二步氧化劑氯氣氧化氨氮物質(zhì)即氨氣生成N₂的過程，發(fā)生的反應(yīng)為3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl，故答案為：3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡圖象、反應(yīng)熱與焓變、電解應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，把握蓋斯定律的應(yīng)用、圖中溫度和催化劑對平衡影響、電極反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．