高中化學(xué) 1_2 氨的工業(yè)合成檢測(cè) 魯科版選修2.doc

1、a氨的工業(yè)合成基礎(chǔ)夯實(shí)1.將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化成氮的化合物的過(guò)程稱為固氮。下列過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)人工固氮的是()A.雷雨放電時(shí)在大氣中生成氮的氧化物B.電解飽和食鹽水C.與豆科植物共生的根瘤菌吸收空氣中的氮生成某些含氮化合物D.工業(yè)合成氨解析：A、C均是自然固氮,只有D是人工固氮。答案：D2.用焦炭、空氣、水為原料制備NH3的有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:C+H2OCO+H2CO+H2OCO2+H2N2+3H22NH3參加反應(yīng)的焦炭與氨氣之間的物質(zhì)的量之比約為()(導(dǎo)學(xué)號(hào)52710006)A.34B.32C.23D.12解析：此題應(yīng)采用關(guān)系式來(lái)求解。由反應(yīng)可得C2H2,由可得,3H22NH3,故:3C6H

2、24NH3,n(C)n(NH3)=34。答案：A3.1913年德國(guó)化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成本制造大量氨的方法,從而大大滿足了當(dāng)時(shí)日益增長(zhǎng)的人口對(duì)糧食的需求。下列是哈伯法的流程圖,其中為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施是()A.B.C.D.答案：B4.有關(guān)合成氨工業(yè)的說(shuō)法中,正確的是()A.從合成塔出來(lái)的混合氣體中,NH3只占15%,所以生產(chǎn)氨的工廠的效率都很低B.由于氨易液化,N2、H2在實(shí)際生產(chǎn)中是循環(huán)使用,所以總體來(lái)說(shuō)氨的產(chǎn)率很高C.合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在500 左右,目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D.合成氨采用的壓強(qiáng)是21075107 Pa,因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最大答案：B5.實(shí)驗(yàn)室合

3、成氨裝置如圖所示,則以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()aaA.裝置甲的作用之一是干燥B.裝置甲的作用是化合C.乙處導(dǎo)出的氣體是N2、H2、NH3D.檢驗(yàn)產(chǎn)物可用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙解析：裝置甲的作用有三點(diǎn):干燥氣體;觀察氣體逸出速率便于控制比例;使氣體混合均勻。答案：B6.在容積相同的不同密閉容器中,分別充入等量的N2和H2,在不同溫度下,任其發(fā)生反應(yīng)N2+3H22NH3,并分別在1 s時(shí)測(cè)定其中NH3的體積分?jǐn)?shù)并繪成如圖所示曲線。(導(dǎo)學(xué)號(hào)52710007)(1)A、B、C、D、E五點(diǎn)中,尚未到達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的點(diǎn)是。(2)此可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。(3)AC段,曲線是增函數(shù)曲線;CE

4、段,曲線是減函數(shù)曲線。試從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的角度說(shuō)明理由。解析：溫度升高,反應(yīng)速率加快,在相同時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡所用的時(shí)間短,平衡后,再升高溫度,平衡向吸熱方向移動(dòng)。答案：(1)A、B(2)放熱(3)N2與H2反應(yīng)時(shí),隨溫度升高,反應(yīng)速率加快,NH3的百分含量隨之增大,到C點(diǎn)達(dá)最高值,說(shuō)明此溫度時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡。溫度繼續(xù)升高,平衡時(shí)NH3的百分含量減小,說(shuō)明此反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),導(dǎo)致NH3的百分含量減小7.合成氨原料可以由天然氣制取。其主要反應(yīng)為CH4+H2OCO+3H2。(導(dǎo)學(xué)號(hào)52710008)(1)1 m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CH4按上式完全反應(yīng),產(chǎn)生H2mol。(

5、2)CH4和O2的反應(yīng)為2CH4+O22CO+4H2,設(shè)CH4同時(shí)和H2O及O2反應(yīng)。1 m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CH4按上述兩式完全反應(yīng),產(chǎn)物氣體的體積V(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為。(3)CH4和H2O及富氧空氣(O2含量較高,不同的富氧空氣氧氣含量不同)混合反應(yīng),產(chǎn)物氣體組成如下表:aa氣體COH2N2O2體積/L2560152.5計(jì)算該富氧空氣中O2和N2體積比V(O2)V(N2)。解析：(1)由方程式知:每摩爾CH4完全轉(zhuǎn)化為3 mol H2,故有n(H2)=3133.9 mol。(2)由CH4+H2OCO+3H2知,1 mol CH4完全按上式反應(yīng)可生成4 mol氣體,如按2CH4+O22CO+4H2知

6、,每1 mol CH4完全反應(yīng)可產(chǎn)生3 mol氣體。按阿伏加德羅定律的推論知:1 m3 CH4與H2O及O2按上述兩式完全反應(yīng),產(chǎn)生氣體的體積V應(yīng)符合3 m3V4 m3。(3)設(shè)CH4與H2O反應(yīng)產(chǎn)生CO的體積為y升,CH4與O2反應(yīng)產(chǎn)生CO的體積為x升:則有所以由2CH4+O22CO+4H2得該反應(yīng)消耗氧氣體積為: L=7.5 L,故空氣中V(O2)V(N2)=。答案：(1)133.9(2)3 m3V4 m3(3)能力提升8.工業(yè)合成氨是在一定條件下進(jìn)行的可逆反應(yīng):N2+3H22NH3。(導(dǎo)學(xué)號(hào)52710009)其部分工藝流程如下:請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)第步除需要催化劑這個(gè)條件外,還需要的條

7、件是。(2)第步操作中的原料氣的“凈化”目的是,第步操作中的目的是。(3)工業(yè)合成氨反應(yīng)后可以通過(guò)降低混合氣體的溫度而使氨氣分離出來(lái)。這種分離物質(zhì)的方法的原理類似于下列哪種方法?(填字母)。a.過(guò)濾b.蒸餾c.分液d.萃取你作出這個(gè)判斷的理由是。(4)可以用氯氣來(lái)檢驗(yàn)輸送氨氣的管道是否漏氣,如果漏氣則會(huì)有白煙生成。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。解析：(2)原料氣中往往含有使催化劑中毒的物質(zhì),所以在進(jìn)行原料氣的反應(yīng)前,需要除掉其中的雜質(zhì);工業(yè)合成氨反應(yīng)后的混合氣體中既有氨氣,也有未反應(yīng)的氫氣、氮?dú)?所以為了提高原料氣的利用率,將未反應(yīng)的原料氣進(jìn)行重新利用,這樣可以提高經(jīng)濟(jì)效益。(3)降低溫度,氨變?yōu)橐簯B(tài)

8、,從而進(jìn)行分離,所以跟工業(yè)上利用的蒸餾類似,都是通過(guò)改變溫度,使物質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生變化而分離。(4)2NH3+3Cl2N2+6HCl,生成的HCl又與NH3反應(yīng)生成NH4Cl小顆粒白煙產(chǎn)生。答案：(1)高溫、高壓(或500 左右、2050 MPa)aa(2)防止催化劑“中毒”提高原料利用率(或提高經(jīng)濟(jì)效益等)(3)b通過(guò)溫度的改變而改變物質(zhì)的狀態(tài),達(dá)到分離的目的(4)8NH3+3Cl26NH4Cl+N29.圖甲合成氨工業(yè)對(duì)化學(xué)工業(yè)和國(guó)防工業(yè)具有重要意義。工業(yè)合成氨生產(chǎn)示意圖如圖甲所示。(1)X的化學(xué)式為。(2)圖中條件選定的主要原因是(填字母編號(hào))。A.溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響B(tài).鐵觸媒在該溫度

9、時(shí)活性大C.工業(yè)生產(chǎn)受動(dòng)力、材料、設(shè)備等條件的限制(3)改變反應(yīng)條件,會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)。如圖乙表示隨條件改變,氨氣的百分含量的變化趨勢(shì)。當(dāng)橫坐標(biāo)為壓強(qiáng)時(shí),變化趨勢(shì)正確的是,當(dāng)橫坐標(biāo)為溫度時(shí),變化趨勢(shì)正確的是(填字母編號(hào))。圖乙解析：(1)原料氣N2和H2經(jīng)一定條件下反應(yīng),最后生成液態(tài)NH3(X)從設(shè)備中分離出來(lái),同時(shí)尾氣中含有的Y(N2和H2)進(jìn)行循環(huán)利用。(2)溫度選擇在500 并不是從化學(xué)平衡的影響分析的,而是因?yàn)榇呋瘎┰诖藴囟葧r(shí)活性大,而且還可以適當(dāng)提高化學(xué)反應(yīng)速率。壓強(qiáng)選擇2050 MPa是從化學(xué)平衡理論分析的,壓強(qiáng)越大,平衡向生成NH3的方向移動(dòng),但不能過(guò)大,因?yàn)閴簭?qiáng)過(guò)大,對(duì)設(shè)備、材

10、料的要求高,投資大,這樣就不經(jīng)濟(jì)。(3)考查壓強(qiáng)、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響。答案：(1)NH3(2)BC(3)ca10.已知如下圖所示“合成氨”的演示實(shí)驗(yàn)(夾持儀器均已省略)。在Y形管的一側(cè)用Zn粒和稀硫酸反應(yīng)制取H2,另一側(cè)用NaNO2固體和飽和NH4Cl溶液反應(yīng)制取N2。N2和H2混合通過(guò)還原鐵粉來(lái)合成NHaa3,再將產(chǎn)生的氣體通入酚酞溶液中,若酚酞溶液變紅,即說(shuō)明產(chǎn)生了氨氣。某課外活動(dòng)小組通過(guò)查閱資料和多次實(shí)驗(yàn),得到了如下信息:信息一:NaNO2固體和飽和NH4Cl溶液混合加熱的過(guò)程中發(fā)生了如下反應(yīng):NaNO2+NH4ClNH4NO2+NaCl;NH4NO2NH3+HNO2;2HNO2N2O

11、3+H2O;2NH3+N2O32N2+3H2O。信息二:不同體積比的N2、H2混合氣體在相同實(shí)驗(yàn)條件下合成氨,使酚酞溶液變紅所需要的時(shí)間如下:N2和H2的體積比5131111315酚酞溶液變紅所需時(shí)間/min89786734910據(jù)此回答下列問(wèn)題:(1)Y形管左側(cè)管中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(2)石棉絨的作用是。(3)課外小組的同學(xué)們認(rèn)為,該實(shí)驗(yàn)中即使酚酞溶液變紅也不能說(shuō)明N2和H2反應(yīng)合成了NH3,得出此結(jié)論的理由是。請(qǐng)你另設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的理由。欲解決這一問(wèn)題,可以選用下圖的裝置連接在原裝置中的和之間。(4)在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,為盡快觀察到酚酞溶液變紅的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,應(yīng)該控制N2和H2的

12、體積比為比較適宜。但該裝置還難以實(shí)現(xiàn)此目的,原因是。(5)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通入試管C中的氣體的成分有。答案：(1)Zn+2H+Zn2+H2aa(2)增大混合氣體與催化劑還原鐵粉的接觸面積,使反應(yīng)進(jìn)行得更充分(3)從分步反應(yīng)可知,產(chǎn)生N2的過(guò)程中,有可能直接產(chǎn)生氨氣將NaNO2固體和飽和NH4Cl溶液混合加熱產(chǎn)生的氣體直接通入酚酞溶液,若酚酞溶液變紅,則說(shuō)明理由成立,否則不成立AB(4)13無(wú)法控制通入B中的N2和H2的體積比(5)NH3、N2、H211.某化學(xué)學(xué)習(xí)小組決定在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)生產(chǎn)原理制備少量氨氣,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):(導(dǎo)學(xué)號(hào)52710010)連接好裝置并檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性后,制備少量氫氣并

13、檢驗(yàn)氫氣純度;用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉,得到氫氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w;用鐵觸媒催化使氫氣與氮?dú)夥磻?yīng)生成氨氣;檢驗(yàn)氨氣的生成。(1)檢驗(yàn)氫氣純度的目的是。(2)上述各裝置的接口正確的連接順序?yàn)椤?3)操作時(shí),彈簧夾a、b、c的開(kāi)、關(guān)情況為,如何判斷氧氣已經(jīng)完全被消耗掉。(4)在步驟中,先加熱鐵觸媒,后通混合氣體的原因是,反應(yīng)管D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。(5)若有氨氣生成,現(xiàn)象為。(6)該裝置(填“有”或“無(wú)”)缺點(diǎn),若有,改進(jìn)措施為。解析：(1)點(diǎn)燃易燃?xì)怏w時(shí),若氣體中混有空氣(氧氣),點(diǎn)燃會(huì)發(fā)生爆炸,故點(diǎn)燃之前一定要檢驗(yàn)純度;(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟的先后,可確定各裝置的接口順序?yàn)?(3)用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉時(shí),應(yīng)該關(guān)閉彈簧夾b、c,打開(kāi)a;點(diǎn)燃?xì)錃?當(dāng)火焰熄滅時(shí),則氧氣被消耗掉;(4)由于鐵觸媒有一定的活性溫度要求,故先加熱鐵觸媒,再通混合氣體;(5)若產(chǎn)生氨氣,溶于水顯堿性,會(huì)使E中溶液變紅;(6)為防止催化劑中毒,應(yīng)該在反應(yīng)前把氫氣