Question

6．氨氣在生產、生活和科研中應用十分廣泛．
（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“復分解”反應生成尿素，寫出該反應的化學方程式COCl₂+4NH₃=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl．
（2）氨氣易液化，便于儲運，可利用NH₃作儲氫材料．
已知：2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H=+92.4kJ•mol^-1
①氨氣自發(fā)分解的反應條件是高溫（填“低溫”或“高溫”）．
②其他條件相同，該反應在不同催化劑作用下反應，相同時間后，氨氣的轉化率隨反應溫度的變化如圖1所示．

在600℃時催化效果最好的是Ru（填催化劑的化學式）．c點氨氣的轉化率高于b點，原因是c點溫度較高，反應速率較快，氨氣的轉化率較高．
（3）垃圾滲濾液中含有大量的氨氮物質（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）進行電解除去NH₃，凈化污水．該凈化過程分兩步：第一步電解產生氧化劑，第二步氧化劑氧化氨氮物質生成N₂．
①寫出電解時A極的電極反應式：2Cl^--2e^-=Cl₂↑ ．
②寫出第二步反應的化學方程式：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“復分解”反應生成尿素，還生成氯化銨；
（2）①△H-T△S＜0的反應可自發(fā)進行；
②由圖可知，相同溫度時Ru對應轉化率最大；c點氨氣的轉化率高于b點，與溫度有關；
（3）電解除去NH₃，第一步電解產生氧化劑，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生成N₂，為氯氣氧化氨氣生成氮氣．

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“復分解”反應生成尿素，而尿素的化學式為CO（NH₂）₂，可知該反應的化學方程式為COCl₂+4NH₃=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl，
故答案為：COCl₂+4NH₃=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl；
（2）①△G=△H-T△S＜0，反應可以自發(fā)進行，氨氣分解為熵增的反應，且△H為增大反應，故反應在高溫下可以自發(fā)進行，
故答案為：高溫；
②根據圖可知，在600℃時催化效果最好的是Ru，b、c點均未達到平衡，c點溫度較高，反應速率較快，氨氣的轉化率較高，
故答案為：Ru；c點溫度較高，反應速率較快，氨氣的轉化率較高；
（3）①根據圖示知道：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，可以得到氧化劑，根據離子的放電順序，即氯離子失電子產生氯氣的過程，電極反應式為：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即氨氣生成N₂的過程，發(fā)生的反應為3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl，故答案為：3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl．

點評 本題考查化學平衡圖象、反應熱與焓變、電解應用，為高頻考點，把握蓋斯定律的應用、圖中溫度和催化劑對平衡影響、電極反應為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，綜合性較強，題目難度中等．