Question

【题目】氨是生产氮肥、尿素等物质的重要原料。

（1）合成氨反应N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)在一定条件下能自发进行的原因是 。电化学法是合成氨的一种新方法，其原理如图1所示，阴极的电极反应式是 。

（2）氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]对合成尿素[2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)]有影响，恒温恒容时，将总物质的量3 mol的NH3和CO2以不同的氨碳比进行反应，结果如图2所示。a、b线分别表示CO2或NH3的转化率变化，c线表示平衡体系中尿素的体积分数变化。[n(NH3)/ n(CO2)]= 时，尿素产量最大；经计算，图中y= （精确到0.01）。

（3）废水中含氮化合物的处理方法有多种。

①NaClO溶液可将废水中的NH4+转化为N2。若处理过程中产生N20.672 L（标准状况），则需要消耗0.3mol·L-1的NaClO溶液 L。

②在微生物的作用下，NH4+经过两步反应会转化为NO3-，两步反应的能量变化如图3所示。则1 mol NH4+(aq)全部被氧化成NO3-(aq)时放出的热量是 kJ。

③用H2催化还原法可降低水中NO3-的浓度，得到的产物能参与大气循环，则反应后溶液的pH （填“升高”、“降低”或“不变”）。

Answer 1

【答案】（1）△H <0 N2+6H++6e—=2NH3

（2）2 0.36

（3）①0.3 ②346 ③升高

【解析】试题分析：（1）N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）的△S＜0，自发进行可知△H﹣T△S＜0，则△H＜0，合成氨的阴极反应为N2+6H++6e﹣=2NH3；

（2）由图可知，横坐标为n（NH3）/n（CO2）=2时，尿素的体积分数最大，且y点氨气的转化率为80%，

2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（g）+H2O（g）

起始浓度（mol．L﹣1） 2 1 0 0

变化浓度（ol．L﹣1） 1.6 0.8 0.8 0.8

平衡浓度（mol．L﹣1） 0.4 0.2 0.8 0.8

平衡CO（NH2）2的体积分数y==0.36；

（3）①N失去电子，Cl得到电子，设消耗0.3molL﹣1的NaClO溶液为xL，由电子守恒可知，0.3mol×xL×2=×2×3，解得x=0.3；

②由图可知，第一步热化学反应为NH4+（aq）+1.5O2（g）=2H+（aq）+NO2﹣（aq）+H2O（l）△H=﹣273 kJmol﹣1①，

第二步热化学反应为NO2﹣（aq）+0.5O2（g）=NO3﹣（aq））△H=﹣73kJmol﹣1②，

由盖斯定律可知①+②得1mol NH4+（aq）全部氧化成NO3﹣（aq）的热化学方程式为NH4+（aq）+2O2（g）=2H+（aq）+NO3﹣（aq）+H2O（l）△H=﹣346 kJmol﹣1，即放出346kJ的热量；

③H2催化还原饮用水中NO3﹣，反应中的还原产物和氧化产物均可参与大气循环，则产物为水和氮气，该反应为5H2+2NO3﹣N2+4H2O+2OH﹣，氢氧根离子浓度增大，则pH升高