Question

【題目】“無論從經(jīng)濟(jì)的發(fā)展還是人類的進(jìn)步而言，合成氨的發(fā)明都是本世紀(jì)科學(xué)領(lǐng)域中最輝煌的成就之一．”圖1是與NH3相關(guān)的工業(yè)過程示意圖．

已知CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣890kJmol﹣1
2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=﹣566.0kJmol﹣1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=﹣571.6kJmol﹣1
（1）請寫出CH4（g）與O2（g）反應(yīng)生成CO（g）和H2（g）的熱化學(xué)反應(yīng)方程式 ．
（2）在生產(chǎn)過程中，會涉及H2和CO2的分離．你認(rèn)為可取的方法是（填序號）．
a．在加壓條件下用水吸收CO2 b．用NaOH溶液吸收CO2 c．加壓，使CO2液化
（3）合成尿素的反應(yīng)是分作兩步進(jìn)行的：
①CO2（g）+2NH3（g）═H2NCOONH4（aq） （氨基甲酸銨）△H=﹣159.47kJmol﹣1
②H2NCOONH4（aq）═CO（NH2）2（aq）+H2O（l）△H=﹢28.49kJmol﹣1
在生產(chǎn)條件下，單位時(shí)間內(nèi)獲得尿素的產(chǎn)量與壓強(qiáng)和n（NH3）：n（CO2）的關(guān)系如圖2所示．生產(chǎn)過程中n（NH3）：n（CO2）的最佳配比為 ， 而實(shí)際生產(chǎn)條件下，往往使n（NH3）：n（CO2）≥3，這是因?yàn)?/span>、 ． 在得到的尿素溶液中會含有少量的氨基甲酸銨，除去這種雜質(zhì)最簡便的方法是 ．
（4）將氨分為兩部分，一部分經(jīng)逐級氧化吸收轉(zhuǎn)化為硝酸，另一部分又與HNO3反應(yīng)生成NH4NO3 ． 若HNO3與NH3的反應(yīng)是完全的，有標(biāo)準(zhǔn)狀況下50LNH3經(jīng)上述反應(yīng)過程生成84g NH4NO3 ． 則NH3逐級轉(zhuǎn)化為HNO3的轉(zhuǎn)化率為 ．

Answer 1

【答案】
（1）2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=﹣70.8kJ/mol
（2）c
（3）2：1；有利于提高CO2的轉(zhuǎn)化率，因?yàn)镹H3極易溶于水；便于分離、回收利用；加熱
（4）89%
【解析】解：（1.）①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣890kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=﹣566.0kJ/mol
③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=﹣571.6kJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，CH4（g）與O2（g）反應(yīng)生成CO（g）和H2（g）的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：①×2﹣②﹣③×2
即2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=﹣70.8kJ/mol，
所以答案是：2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=﹣70.8kJ/mol；
（2.）a．因?yàn)槎�氧化碳在水中的溶解性比較小，所以不可用水吸收，故錯(cuò)誤；
b．用NaOH溶液吸收CO2 ， 會引入新的雜質(zhì)，故錯(cuò)誤；
c．加壓，使CO2液化，分離出氫氣，故正確；
所以答案是：c；
（3.）根據(jù)圖象分析生產(chǎn)過程中n（NH3）：n（CO2）的最佳配比為2：1；因?yàn)槎�氧化碳的溶解性比較小，所以實(shí)際生產(chǎn)往往要增大氨氣的量，有利于提高CO2的轉(zhuǎn)化率；因?yàn)镃O2（g）+2NH3（g）H2NCOONH4（aq）△H=﹣159.47kJ/mol，所以除去這種雜質(zhì)最簡便的方法是加入升溫，使平衡逆向移動；
所以答案是：2：1；有利于提高CO2的轉(zhuǎn)化率，因?yàn)镹H3極易溶于水，便于分離、回收利用；加熱；
（4.）根據(jù)有標(biāo)準(zhǔn)狀況下50LNH3即 =2.23mol，經(jīng)上述反應(yīng)過程生成84g NH4NO3即 =1.05mol，所以生成硝酸銨的氨氣和硝酸各1.05mol，而硝酸又是由剩余的氨氣生成的，所以2.23mol﹣1.05mol=1.18mol氨氣生成1.05mol的硝酸，根據(jù)氮守恒則NH3～HNO3 ， 所以NH3轉(zhuǎn)化為HNO3的轉(zhuǎn)化率 ×100%=89%，
所以答案是：89%．