新高中化學課時跟蹤訓練二人工固氮技術--合成氨新人教版選修2.doc

新高中化學課時跟蹤訓練二人工固氮技術_合成氨新人教版選修2一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分)1合成氨工業(yè)上采用循環(huán)操作，主要是為了()A加快反應速率B提高NH3的平衡濃度C降低NH3的沸點D提高N2和H2的利用率2工業(yè)上用氫氣和氮氣合成氨，氫氣的主要來源是()A水和碳氫化合物B電解水C鋅和稀硫酸反應 D液化空氣3合成氨工業(yè)中控制的反應條件應()A溫度越高越好B壓強越大越好C混合氣體中氫氣含量越高越好D所選的催化劑活性越大越好4合成氨時既要使氨的產率增大，又要使反應速率加快，可采取的辦法是()減壓加壓升溫降溫及時從平衡混合氣中分離出NH3補充N2或H2加催化劑減小N2或H2的量A BC D5下列有關催化劑的性質、作用的說法正確的是()A合成氨反應若不使用催化劑，該反應就不能進行B反應前后催化劑的質量不改變，但化學性質要改變C催化劑能縮短反應到達平衡所用的時間，但催化劑損耗量較大D催化劑可以同等程度地改變正、逆反應速率6對于可逆反應N2(g)3H2(g)2NH3(g)(放熱反應)，下列說法正確的是()A達到平衡時反應物和生成物濃度一定相等B達到平衡后加入氨氣，重新達到平衡時，氨氣的濃度比原平衡時大C達到平衡時，升高溫度加快了吸熱反應的速率，降低了放熱反應的速率，所以平衡向逆反應的方向移動D加入催化劑可以縮短到達平衡的時間，這是因為加快了正反應的速率，而減慢了逆反應的速率7在一定條件下，進入氨合成塔的混合氣體中氮氣的體積占22%，氫氣的體積占78%，經合成反應達到平衡后，在相同溫度和壓強下，氣體體積縮小至原體積的95%，氮氣的轉化率接近于()A11.5% B10.5%C9.75% D13.2%8對于合成氨的反應來說，使用催化劑和施以高壓，下列敘述中正確的是()A都能提高反應速率，都對化學平衡無影響B(tài)都對化學平衡狀態(tài)有影響，都不影響達到平衡狀態(tài)所用的時間C都能縮短達到平衡狀態(tài)所用的時間，只有增大壓強對化學平衡狀態(tài)有影響D催化劑能縮短反應達到平衡狀態(tài)所用的時間，而增大壓強無此作用9一定條件下，合成氨氣反應達到平衡時，測得混合氣體中氨氣的體積分數為20.0%，與反應前的體積相比，反應后體積縮小的百分率是()A16.7% B20.0%C80.0% D83.3%10對于可逆反應N2(g)3H2(g)2NH3(g)(正反應為放熱反應)，下列說法中正確的是()A達到平衡后加入N2，當重新達到平衡時，NH3的濃度比原平衡的大，H2的濃度比原平衡也大B達到平衡后，升高溫度，既加快了正、逆反應的速率，又提高了NH3的產率C達到平衡后，縮小容器的體積，既有利于加快正、逆反應速率，又有利于提高氫氣的轉化率D加入催化劑可以縮短達到平衡的時間，是因為正反應速率增大，逆反應速率減小二、非選擇題(本題包括4小題，共50分)11(12分)工業(yè)上合成氨的化學反應為N2(g)3H2(g)2NH3(g) (正反應為放熱反應)。(1)使用鐵觸媒催化劑是為了_。(2)通常采用11073107 Pa的壓強，原因是_。(3)選擇500 左右的溫度進行反應，是由于_。(4)將生成的氨及時從混合氣中分離出來，原因是_。12(12分)合成氨工業(yè)中，原料氣(N2、H2，混有少量CO、NH3)在進入合成塔之前，常用醋酸二氨合銅()溶液來吸收CO，其化學反應為：CH3COOCu(NH3)2CONH3CH3COOCu(NH3)3CO (正反應為放熱反應)。(1)必須除去CO的原因是_。(2)醋酸二氨合銅()溶液吸收原料氣中CO的適宜條件是_。(3)吸收CO后的醋酸二氨合銅()溶液經適當處理又可再生，恢復其吸收CO的能力而循環(huán)使用，其再生的條件是_。13(12分)已知工業(yè)合成氨的化學反應為：N2(g)3H2(g)2NH3(g) (放熱反應)。(1)化工生產條件選定的主要原因是(選填字母序號)_。A溫度、壓強對化學平衡的影響B(tài)鐵觸媒在該溫度時活性大C工業(yè)生產受動力、材料、設備等條件的限制(2)改變反應條件，會使平衡發(fā)生移動。如下圖像表示隨條件改變，氨氣的百分含量的變化趨勢。當橫坐標為壓強時，變化趨勢正確的是(選填字母序號)_，當橫坐標為溫度時，變化趨勢正確的是(選填字母序號)_。(3)當甲烷制氫氣合成氨氣時，甲烷的轉化率為75%時，以5.6107 L甲烷為原料能夠合成_L氨氣(假設氣體體積均在標準狀況下測定)。14(14分)為了在實驗室中利用工業(yè)原料制備少量氨氣，有人設計了如下裝置(圖中夾持裝置均已略去)。實驗操作檢查實驗裝置的氣密性后，關閉彈簧夾a、b、c、d、e。在A中加入鋅粒，向長頸漏斗中注入一定量稀硫酸。打開彈簧夾c、d、e，則A中有氫氣產生。在F出口處收集氫氣并檢驗其純度。關閉彈簧夾c，取下截去底部的細口瓶C，打開彈簧夾a，將氫氣經導管B驗純后點燃，然后立即罩上無底細口瓶C，塞緊瓶塞，如圖所示。氫氣繼續(xù)在瓶內燃燒，幾分鐘后火焰熄滅。用酒精燈加熱反應管E，繼續(xù)通氫氣，待無底細口瓶C內水位下降到液面保持不變時，打開彈簧夾b，無底細口瓶C內氣體經D進入反應管E，片刻后F中的溶液變紅?；卮鹣铝袉栴}：(1)檢驗氫氣純度的目的是_。(2)C瓶內水位下降到液面保持不變時，A裝置內發(fā)生的現象是_，防止了實驗裝置中壓強過大。此時再打開彈簧夾b的原因是_，C瓶內氣體的成分是_。(3)在步驟中，先加熱鐵觸媒的原因是_。反應管E中發(fā)生反應的化學方程式是_。答 案1選D合成氨工業(yè)上采用循環(huán)壓縮，將未反應的N2、H2重新壓縮到合成塔中，提高了N2、H2的利用率。2選AB、C項生產H2成本太高，不符合實際，D項液化空氣得N2；A項正確。3選D工業(yè)合成氨的熱化學方程式為N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，似乎壓強越大就越有利于平衡向合成氨的方向移動，溫度越高達到平衡的時間就越短，易錯選A或B。實際上在合成氨的工業(yè)生產中，壓強不能太大，否則能耗太高，并且對設備的要求高。而根據化學平衡移動原理，此反應溫度越低越有利于平衡向正方向移動，但溫度太低，則催化劑的催化活性不能很好地發(fā)揮，反應速率太慢；為解決上述矛盾，一般選擇使催化劑活性最大時的溫度。4選C合成氨反應N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0的特點為：可逆、放熱、氣體分子總數減小。要使平衡向正反應方向移動且反應速率加快，應選C。5選D反應前后催化劑的質量和化學性質都沒有改變，催化劑可以同等程度地改變正、逆反應速率。6選B反應物和生成物濃度是否相等與反應是否達到平衡狀態(tài)無關，A不正確；升高溫度，不論放熱反應還是吸熱反應的反應速率都加快，C不正確； 催化劑可以同等程度地改變正逆反應的反應速率，D不正確。7選A設混合氣體的體積為100 L，反應掉N2的體積為x。 N2 3H22NH3開始22 L78 L 0平衡22 Lx 78 L3x2x由題意：95%解得x2.5 L(N2)100%11.4%。8選C對化學反應N2(g)3H2(g)2NH3(g)，催化劑只能提高反應速率使反應達到平衡狀態(tài)所用的時間縮短，不能使化學平衡發(fā)生移動。施以高壓能提高反應速率，使反應達到平衡狀態(tài)所用的時間縮短，也能使化學平衡向生成NH3的反應方向移動。9選A設達到平衡后混合氣體的體積為1L，則其中生成的氨氣的體積為1 L20.0%0.2 L。則根據反應的化學方程式有：N23H22NH3V 1 3 2 2 0.2 L 0.2 L所以平衡前混合氣體的體積為1 L0.2 L1.2 L，因此反應后氣體體積縮小率為100%16.7%。10選C達到平衡后，加入N2平衡向正反應方向移動，NH3的濃度增大了，而H2的濃度會減??；達到平衡后，升高溫度，正、逆反應速率都增大，但平衡向逆反應方向移動，不利于NH3的生成；達到平衡后，縮小體積即增大壓強，正、逆反應速率都增大，平衡向正反應方向移動，有利于提高H2的轉化率；加入催化劑，能同等程度地增大正、逆反應速率，縮短反應達到平衡的時間。11解析：工業(yè)合成氨使用鐵觸媒是為了提高化學反應速率；采用11073107 Pa的壓強一方面是為了提高反應速率，同時也可以增大反應物的轉化率，但更高的壓強則受到設備的限制；選擇500 左右的溫度，一方面是為了提高反應速率，更主要的是因為催化劑的活性在此溫度時最大；將生成的氨液化后分離出來可使平衡向右移動，反應物的轉化率能大大提高。答案：(1)提高反應速率(2)該反應是一個氣體體積減小的反應，增大壓強，有利于平衡向正反應方向移動，壓強過高，對動力、設備要求過高，成本增大，也會降低經濟效益，所以綜合考慮，通常采用11073107 Pa的壓強(3)合成氨的反應是放熱反應，溫度升高，不利于氨的生成，但溫度過低，反應速率很慢，故采用500 左右的適宜溫度，且500 左右時催化劑的活性最大(4)減小生成物氨的濃度，有利于化學平衡向正反應方向移動12解析：合成氨流程中的除雜，是為了除去能使催化劑中毒的物質。題中指出：在合成氨的過程中必須除去CO，因此CO是屬于使催化劑中毒的物質。從吸收CO的化學方程式可得：吸收CO的反應是正反應為氣體體積縮小的放熱反應，因此為了使CO盡可能地被吸收，應采取高壓、低溫的辦法使平衡正向移動；要使醋酸二氨合銅()溶液再生，即要使平衡逆向移動，故必須采取低壓、高溫的辦法。答案：(1)防止CO使催化劑中毒(2)高壓、低溫，并于醋酸二氨合銅()溶液中加入較濃氨水(3)低壓、高溫13解析：(1)合成氨工業(yè)條件的選擇，增大壓強，加快反應速率，提高氨的產率，升高溫度主要是考慮催化劑的活性，故A不正確，B正確；壓強不能無限大，要考慮設備、材料、動力的限制，C正確。(2)增大壓強，平衡正向移動，圖像b正確；升高溫度，平衡逆向移動，圖像a正確。(3)由CH4合成氨要經過以下化學反應：CH4H2O=CO3H2COH2O=CO2H23H2N22NH3則CH4與NH3之間的對應關系是CH4NH3合成氨的體積為5.6107 L75%1.12108 L。答案：(1)BC(2)ba(3)1.1210814解析：依據本題思路檢驗氫氣純度的目的是排除空氣，保證實驗安全；C瓶內水位下降到液面保持不變時，A裝