Question

【題目】NH3可用于生產(chǎn)硝酸和尿素。

（1）生產(chǎn)硝酸：

① NH3催化氧化是工業(yè)制硝酸的第一步反應(yīng)，其化學(xué)方程式是_____。

② 除此之外，還可能發(fā)生以下副反應(yīng)：

4NH3 (g)+ 4O2 (g) === 2N2O (g) +6H2O (g) ΔH=－1105 kJ/mol

4NH3 (g) + 3O2 (g) === 2N2 (g) +6H2 O(g) ΔH=－1269 kJ/mol

兩個(gè)副反應(yīng)在理論上趨勢(shì)均很大，但實(shí)際生產(chǎn)中影響并不大，原因是_____。

（2）生產(chǎn)尿素：

① 尿素的合成分兩步進(jìn)行：

a．2NH3 (g)＋CO2(g) NH2COONH4(l) ΔH=－117 kJ/mol

b．NH2COONH4(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH=＋15 kJ/mol

寫(xiě)出總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______。

② 右圖為n(NH3):n(CO2) = 4 : 1時(shí)，溫度對(duì)CO2的轉(zhuǎn)化率的影響。解釋溫度升高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大的原因：______。

③ 測(cè)定尿素樣品含氮量的方法如下：取a g尿素樣品，將所含氮完全轉(zhuǎn)化為NH3，所得NH3用過(guò)量的v1 mL c1 mol·L1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L1 NaOH溶液恰好中和，則尿素樣品中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是______。

Answer 1

【答案】 4NH3+ 5O2 4NO +6H2O 使用催化劑提高氨的催化反應(yīng)的選擇性 2NH3(g) + CO2(g) CO(NH2)2(l) + H2O(l) ΔH= －102 kJ/mol 升高溫度，反應(yīng)b正向移動(dòng) 14（2c1v1－c2v2）×10－3/a

【解析】（1）① NH3催化氧化是工業(yè)制硝酸的第一步反應(yīng)，其化學(xué)方程式是NH3+ 5O2 4NO +6H2O。

② 除此之外，還可能發(fā)生以下副反應(yīng)：4NH3 (g)+ 4O2 (g) === 2N2O (g) +6H2O (g) ΔH=－1105 kJ/mol，4NH3 (g) + 3O2 (g) === 2N2 (g) +6H2 O(g) ΔH=－1269 kJ/mol，兩個(gè)副反應(yīng)在理論上趨勢(shì)均很大，但實(shí)際生產(chǎn)中影響并不大，原因是工業(yè)上使用催化劑提高氨的催化反應(yīng)的選擇性。

（2）① 尿素的合成分兩步進(jìn)行：a．2NH3 (g)＋CO2(g) NH2COONH4(l) ΔH= －117 kJ/mol，b．NH2COONH4(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH= ＋15 kJ/mol。由(a+b)可得2NH3(g) + CO2(g) CO(NH2)2(l) + H2O(l) ，所以ΔH=（－117 kJ/mol）+（＋15 kJ/mol）=－102 kJ/mol，所以總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2NH3(g) + CO2(g) CO(NH2)2(l) + H2O(l) ΔH= －102 kJ/mol。

②由NH2COONH4(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH= ＋15 kJ/mol可知，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以溫度升高后該化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，從而促進(jìn)化學(xué)平衡2NH3 (g)＋CO2(g) NH2COONH4(l)向正反應(yīng)方向移動(dòng)， CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大。

③ 測(cè)定尿素樣品含氮量的方法如下：取a g尿素樣品，將所含氮完全轉(zhuǎn)化為NH3，所得NH3用過(guò)量的v1 mL c1 mol·L1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L1 NaOH溶液恰好中和。由反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，2n(H2SO4)=n(NH3)+n( NaOH)，所以n(N)= n(NH3)=0.5 n(H2SO4)- n( NaOH)= （2c1v1－c2v2）×10－3mol，則尿素樣品中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是14（2c1v1－c2v2）×10－3/a。