Question

为了实现资源利用最大化，某化工厂将合成氨、制纯碱和生产尿素（CO（NH₂））工艺联合，简易流程如下：

（1）25℃时101kPa时，测得生成17g NH₃，放出46.2kJ热量，写出合成NH₃的热化学方程式

 

．
（2）合成氨原料气中的杂质硫化氢用稀氨水吸收，副产品是酸式盐．该副产品的化学式为

 

．
（3）反应器2分离出来的氮气和氢气再通入反应器1，其目的是

 

．向反应器3充入原料的顺序是：先加氯化钠溶液，通入氨气至饱和，再通入足量的二氧化碳可制得NaHCO₃．反应器3中的化学方程式为

 

．
（4）工业上可用碳、甲烷与水蒸汽反应制氢气
①C+H₂O（g）?CO+H₂，△H＞0，此反应的化学平衡常数表达式为K=

 

，为了提高碳的转化率，宜采用下列措施中的（填字母编号）

 

．
A．增大压强        B．增加碳的量  C．升高温度D．增加水的量      E．使用催化剂      F．及时移出CO、H₂
②有些国家水电丰富，采用惰性电极电解硫酸钠溶液制氢气，电解时阳极上的电极反应式为

 

．
③若仅以CH₄、空气、H₂O为原料制尿素（CH₄+2H₂O（g）

催化剂  .

加热

CO₂+4H₂），标准状况下22.4m³ CH₄，理论上最多能制

 

㎏尿素．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：

分析：（1）N₂和H₂完全反应生成17g即1molNH₃放热46.2kJ热量，生成2mol氨气放热92.4KJ，反应为放热反应，反应的焓变为-92.4KJ/mol，依据热化学方程式书写得到；
（2）硫化氢与氨水反应生成NH₄HS；
（3）氮气和氢气再通入反应器1可节约燃料；氯化钠、氨气和二氧化碳可反应生成碳酸氢钠和氯化铵；
（4）①平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；为提高某一反应物的转化率，应使平衡向正反应反应方向移动；
②电解硫酸钠溶液实质是电解水；
③由C原子守恒可知，CH₄～CO₂～CO（NH₂）₂，以此计算．

解答： 解：（1）N₂和H₂完全反应生成17g即1molNH₃放热46.2kJ热量，生成2mol氨气放热92.4KJ，反应为放热反应，反应的焓变为-92.4KJ/mol，反应的热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol；
故答案为：N₂（g）+H₂（g）═2NH₃（g）△H═-92.4kJ/mol；
（2）硫化氢与氨水反应生成NH₄HS，故答案为：NH₄HS；
（3）氮气和氢气再通入反应器1可节约燃料，提高原料利用率；氯化钠、氨气和二氧化碳可反应生成碳酸氢钠和氯化铵：NaCl+CO₂+H₂O+NH₃=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案为：提高原料利用率；NaCl+CO₂+H₂O+NH₃=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（4）①平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积积，所以K=

c(CO)×c(H2)

c(H2O)

；为提高碳的转化率，应是反应向正反应方向移动，则可采取的措施有：升高温度、增加水的量、及时分离出CO、H₂，
故答案为：

c(CO)×c(H2)

c(H2O)

；CDF；
②电解硫酸钠溶液实质是电解水，阳极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
③22.4m³ CH₄的物质的量是1000mol，由C原子守恒可知，CH₄～CO₂～CO（NH₂）₂，CO（NH₂）₂的物质的量是1000mol，质量60000g，即60kg，故答案为：60．

点评：本题考查制备实验方案的设计，涉及热化学方程式的书写、化学平衡以及化学计算等知识，难度中等，（4）为学生解答的难点和易错点．