Question

【題目】“無論從經濟的發展還是人類的進步而言，合成氨的發明都是本世紀科學領域中最輝煌的成就之一．”圖1是與NH3相關的工業過程示意圖．

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）反應生成CO（g）和H2（g）的熱化學反應方程式 ．
（2）在生產過程中，會涉及H2和CO2的分離．你認為可取的方法是（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）合成尿素的反應是分作兩步進行的：
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
在生產條件下，單位時間內獲得尿素的產量與壓強和n（NH3）：n（CO2）的關系如圖2所示．生產過程中n（NH3）：n（CO2）的最佳配比為 ， 而實際生產條件下，往往使n（NH3）：n（CO2）≥3，這是因為、 ． 在得到的尿素溶液中會含有少量的氨基甲酸銨，除去這種雜質最簡便的方法是 ．
（4）將氨分為兩部分，一部分經逐級氧化吸收轉化為硝酸，另一部分又與HNO3反應生成NH4NO3 ． 若HNO3與NH3的反應是完全的，有標準狀況下50LNH3經上述反應過程生成84g NH4NO3 ． 則NH3逐級轉化為HNO3的轉化率為 ．

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的轉化率，因為NH3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，
根據蓋斯定律，CH4（g）與O2（g）反應生成CO（g）和H2（g）的熱化學反應方程式為：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．因為二氧化碳在水中的溶解性比較小，所以不可用水吸收，故錯誤；
b．用NaOH溶液吸收CO2 ， 會引入新的雜質，故錯誤；
c．加壓，使CO2液化，分離出氫氣，故正確；
所以答案是：c；
（3.）根據圖象分析生產過程中n（NH3）：n（CO2）的最佳配比為2：1；因為二氧化碳的溶解性比較小，所以實際生產往往要增大氨氣的量，有利于提高CO2的轉化率；因為CO2（g）+2NH3（g）H2NCOONH4（aq）△H=﹣159.47kJ/mol，所以除去這種雜質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的轉化率，因為NH3極易溶于水，便于分離、回收利用；加熱；
（4.）根據有標準狀況下50LNH3即 =2.23mol，經上述反應過程生成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，根據氮守恒則NH3～HNO3 ， 所以NH3轉化為HNO3的轉化率 ×100%=89%，
所以答案是：89%．