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(2013?江苏二模)氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点.
(1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);△H=-159.47kJ?mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH22(s)+H2O(g);△H=a kJ?mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH22(s)+H2O(g);△H=-86.98kJ?mol-1
则a为
+72.49
+72.49

(2)反应2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(l)+H2O(g) 在合成塔中进行.图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况.

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为:A.0.6~0.7       B.1~1.1        C.1.5~1.61
生产中应选用水碳比的数值为
A
A
(选填序号).
②生产中氨碳比宜控制在4.0左右,而不是4.5的原因可能是
氨碳比在4.5时,NH3的量增大较多,而CO2的转化率增加不大,提高了生产成本
氨碳比在4.5时,NH3的量增大较多,而CO2的转化率增加不大,提高了生产成本

(3)尿素可用于湿法烟气脱氮工艺,其反应原理为:
NO+NO2+H2O=2HNO2      2HNO2+CO(NH22=2N2↑+CO2↑+3H2O.
①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳.若烟气中V(NO):V(NO2)=5:1时,可通入一定量的空气,同温同压下,V(空气):V(NO)=
1:1
1:1
(空气中氧气的体积含量大约为20%).
②图2是尿素含量对脱氮效率的影响,从经济因素上考虑,一般选择尿素浓度约为
5
5
%.
(4)图3表示使用新型电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量,同时又能实现氮固定的新型燃料电池.请写出该电池的正极反应式
N2+6e-+8H+=2NH4+
N2+6e-+8H+=2NH4+
.生产中可分离出的物质A的化学式为
NH4Cl
NH4Cl
分析:(1)依据盖斯定律和热化学方程式计算得到;
(2)①依据反应转化率的大小分析,结合图象分析判断;
②氨气量增大对二氧化碳的转化率增加不大;
(3)①
②依据图象分析,尿素浓度到一定大小,脱氮效率变化不大;
(4)原电池正极发生还原反应,依据装置图分析判断分离出氯化铵;
解答:解:(1)①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);△H=-159.47kJ?mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH22(s)+H2O(g);△H=a kJ?mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH22(s)+H2O(g);△H=-86.98kJ?mol-1
依据热化学方程式和盖斯定律①+②=③,得到-159.47KJ/mol+a=-86.98KJ/mol
a=+72.49KJ/mol;
故答案为:+72.49;
(2)①氨碳比相同时曲线Ⅰ二氧化碳的转化率大,所以生产中选用水碳比的数值为A;
故答案为:A;
②氨碳比在4.5时,需要氨气较多,但依据图象分析二氧化碳转化率增大不多,工业合成氨生成工艺较复杂,提高生产成本;
故答案为:氨碳比在4.5时,NH3的量增大较多,而CO2的转化率增加不大,提高了生产成本;
(3)①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳,即1:1,若烟气中V(NO):V(NO2)=5:1时,设通入空气中氧气体积为x;
则2NO+O2=2NO2
   2x  x   2x
5-2x
1+2x
=1:1,
计算得到x=1
空气体积为5
所以同温同压下,V(空气):V(NO)=1:1
故答案为:1:1;   
②图象分析可知,当尿素浓度为5mol/L左右时,脱氮效率基本不变,所以从经济因素上考虑,一般选择尿素浓度约为5%左右大达到较大的脱氮效率;
故答案为:5%;
(4)以N2、H2为原料,以HCl-NH4Cl为电解质溶液构成新型燃料电池,正极发生还原反应,即氮气被还原生成NH4+,电极反应式为N2+6e-+8H+=2NH4+;负极是氢气失电子生成氢离子,政绩生成铵根离子在电解质溶液中可以分离出氯化铵;
故答案为:N2+6e-+8H+=2NH4+;  NH4Cl;
点评:本题考查热化学方程式书写方法和盖斯定律计算应用,图象分析和反应条件判断,信息应用能力,原电池电极反应书写的方法应用,题目难度较大.
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