高中化學(xué)魯科版化學(xué)與技術(shù)主題一空氣資源氨的合成單元測試 主題歸納提升

一、空氣分離eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(方法——深冷分離、變壓吸附分離、,膜分離,原理))二、合成氨工業(yè)合成氨eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(適宜條件的選擇\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(目的：盡可能加快反應(yīng)速率和提高反應(yīng)進(jìn)行的,程度依據(jù)：外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué),平衡影響的規(guī)律,\a\vs4\al(適,宜,條,件)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(合成氨反應(yīng)的特點：可逆，氣體總體積,縮小的放熱反應(yīng),\a\vs4\al(適宜,條件)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(500°C，鐵觸媒,20～50MPa,循環(huán)操作過程N2與H2濃度比,為1∶3)))))),合成氨工業(yè)簡述\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原料：空氣、燃料煤、天然氣、石油、水,反應(yīng)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(H2Og＋Ceq\o(=,\s\up8(高溫)\s\do8())CO＋H2,H2Og＋CO\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(△))CO2＋H2,N2＋3H2\o(,\s\up8(高溫、高壓),\s\do8(催化劑))2NH3)),設(shè)備：氨合成塔,過程：原料氣制備→凈化→壓縮→合成→分離))))三、硝酸的制法1．實驗室制法硝酸鹽與濃H2SO4微熱：NaNO3(固)＋H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up8(△),\s\do8())NaHSO4＋HNO3↑2．工業(yè)制法氨的催化氧化法(1)原理：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up8(Pt),\s\do8(△))4NO＋6H2OΔH<02NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO(循環(huán)操作)(2)尾氣處理：用堿液吸收NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O或2NO2＋Na2CO3=NaNO2＋NaNO3＋CO2氮的氧化物溶于水的計算問題或NO2與NO(非O2)的混合氣體溶于水時可依據(jù)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，利用氣體體積變化差值進(jìn)行計算。2．NO2和O2的混合氣體溶于水時，由4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可知，當(dāng)體積比V(NO2)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶1，恰好完全反應(yīng),>4∶1，NO2過量，剩余氣體為NO,<4∶1，O2過量，剩余氣體為O2))3．NO和O2同時通入水中時，其反應(yīng)是：2NO＋O2=2NO24NO2＋O2＋2H2O=4HNO3總反應(yīng)式為4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3當(dāng)體積比V(NO)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶3，恰好完全反應(yīng),>4∶3，剩余NO,<4∶3，剩余O2))將盛有25mL一氧化氮、二氧化氮混合氣體的量筒，倒立于水槽中，反應(yīng)后氣體體積縮小為15mL，則原混合氣體中一氧化氮與二氧化氮的體積比是()A．2∶3 B．3∶2C．4∶1 D．1∶4【解析】應(yīng)用反應(yīng)前后氣體體積之差計算。一氧化氮不溶于水，二氧化氮與水反應(yīng)：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，由反應(yīng)方程式可知3體積的NO2被水充分吸收后生成1體積NO，體積減少2體積，現(xiàn)由25mL縮小至15mL，氣體體積減少了10mL，故原NO、NO2混合氣體中NO2的體積為15mL，NO為25mL－15mL＝10mL；原混合氣體中NO和NO2的體積比為10∶15＝2∶3?！敬鸢浮緼化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的兩率及其應(yīng)用1.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(1)定義：化學(xué)反應(yīng)中某反應(yīng)物的實際反應(yīng)量與實際投入量之比(通常用百分?jǐn)?shù)表示)叫做該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，即某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(該反應(yīng)物的實際反應(yīng)量,該反應(yīng)物的實際投入量)×100%，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率又叫做反應(yīng)物的利用率。(2)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的特性①反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率總是小于1。②某種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等于該物質(zhì)中某種元素的轉(zhuǎn)化率。③某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與該反應(yīng)物的損失率之和為1。④在相關(guān)聯(lián)的多步反應(yīng)中，在各分步反應(yīng)中保持元素質(zhì)量守恒關(guān)系的幾種反應(yīng)物，其轉(zhuǎn)化率的乘積等于某一種反應(yīng)物的總轉(zhuǎn)化率。2．生成物的產(chǎn)率(1)定義：化學(xué)反應(yīng)中某生成物的實際生成量與理論生成量之比(通常用百分?jǐn)?shù)表示)叫做該生成物的產(chǎn)率，即某生成物的產(chǎn)率＝eq\f(該物質(zhì)的實際生成量,該物質(zhì)的理論生成量)×100%。(2)生成物產(chǎn)率的特性①生成物的產(chǎn)率總是小于1。②生成物的產(chǎn)率跟與該生成物保持元素質(zhì)量守恒的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相等?；瘜W(xué)反應(yīng)4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up8(高溫))2Fe2O3＋8SO2中，實際投入FeS2t，實際反應(yīng)t，實際生成SO2t，理論上生成SO2t，則：FeS2的轉(zhuǎn)化率為________，SO2的產(chǎn)率為________。【解析】FeS2的轉(zhuǎn)化率＝eq\ft,t)×100%＝80%，SO2的產(chǎn)率＝eq\ft,t)×100%＝80%?！敬鸢浮?0%80%1．對于可逆反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up8(高溫、高壓),\s\do8(催化劑))2NH3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，下列說法中正確的是()A．達(dá)到平衡后加入N2，當(dāng)重新達(dá)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(dá)到平衡后，升高溫度，既加快了正、逆反應(yīng)的速率，又提高了NH3的產(chǎn)率C．達(dá)到平衡后，縮小容器的體積，既有利于加快正、逆反應(yīng)速率，又有利于提高氫氣的轉(zhuǎn)化率D．加入催化劑可以縮短達(dá)到平衡的時間，是因為正反應(yīng)速率增大了，逆反應(yīng)速率減小了【解析】達(dá)到平衡后，加入N2平衡向正反應(yīng)方向移動，NH3的濃度增大了，而H2的濃度會減??；達(dá)到平衡后，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，但平衡向逆反應(yīng)方向移動，不利于NH3的生成；達(dá)到平衡后，縮小體積即增大壓強，正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率；加入催化劑，能同等程度地增大正、逆反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時間?！敬鸢浮緾2．盛滿等體積NO和NO2的混合氣體的試管，倒置在水槽中，反應(yīng)完畢后液面上升的高度是試管的()A．1/2 B．1/3C．2/3 D．5/6【答案】B3．如右圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物)，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管。當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿，原來試管中盛裝的氣體()A．可能是N2與NO2的混合氣體B．可能是O2與NO的混合氣體C．可能是NO與NO2的混合氣體D．只可能是NO2一種氣體【解析】試管中盛裝的是紅棕色氣體，且能溶于水，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，故試管中一定含NO2；經(jīng)過多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿，故試管中一定不含N2；但試管中可能還含有O2或NO?！敬鸢浮緾4．用3molNH3氧化制備HNO3時，若NH3的轉(zhuǎn)化率為60%，(其他過程完全轉(zhuǎn)化)則制得HNO3的質(zhì)量為()【導(dǎo)學(xué)號：28920233】A．63g B．113.4gC．126g D．189g【解析】由關(guān)系式：NH3～NO～NO2～HNO3可知，轉(zhuǎn)化生成的n(HNO3)＝n(NH3)×60%＝3mol×60%＝mol。m(HNO3)＝63g·mol－1×mol＝113.4g。【答案】B5．無色混合氣體中，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的幾種，將100mL甲氣體依次經(jīng)過下圖實驗的處理，結(jié)果得到酸性溶液且最終無剩余氣體。則甲氣體的組成為()A．NH3、NO2、N2 B．NH3、NO、CO2C．NH3、NO、CO2、N2 D．NO、CO2、N2【解析】通過濃H2SO4氣體體積縮小，則一定含NH3，再通過Na2O2后，氣體顯紅棕色，則一定有NO、CO2。最后無氣體剩余，則一定無N2，原混合氣體無色，則無NO2，故B項正確?！敬鸢浮緽6．工業(yè)上常用氨氧化法生產(chǎn)硝酸，其過程包括氨的催化氧化(催化劑為鉑銠合金絲網(wǎng))、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸，請回答下列問題：(1)氨催化氧化的化學(xué)方程式為_____________________________________。(2)原料氣中空氣必須過量，其主要原因是___________________________________________________________________________________________。(3)將鉑銠合金做成薄絲網(wǎng)的主要原因是_____________________________________________________________________________________________。(4)水吸收二氧化氮生成硝酸為放熱反應(yīng)，其化學(xué)方程為________________。為了提高水對二氧化氮的吸收率，可采取的措施為_______________________________________________________________________________________________________________。(寫出2種措施即可)【解析】(1)氨催化氧化的產(chǎn)物是一氧化氮和水，是工業(yè)生產(chǎn)硝酸獲得一氧化氮的一步反應(yīng)，化學(xué)方程式為4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(高溫))4NO＋6H2O。(2)根據(jù)化學(xué)平衡移動原理：增加原料氣中空氣的量，即加大了氧氣的量可以使平衡向右移動，提高氨的轉(zhuǎn)化率和一氧化氮的生成率。(3)在氨催化氧化時，將鉑銠合金做成薄絲網(wǎng)，可以增大單位質(zhì)量的催化劑與反應(yīng)物的接觸面積，讓反應(yīng)更充分。(4)水吸收二氧化氮生成硝酸的反應(yīng)為3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，該反應(yīng)放熱，可以使平衡向右移動的方法是加壓、降溫或及時把生成的硝酸移走?！敬鸢浮?1)4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(高溫))4NO＋6H2O(2)增加O2的量使平衡右移，提高NH3的轉(zhuǎn)化率和NO的產(chǎn)率(3)增大單位質(zhì)量的催化劑與反應(yīng)物的接觸面積(4)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO加壓、降溫、及時移走生成的硝酸等7．實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下：已知實驗室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO2)溶液與飽和氯化銨溶液經(jīng)加熱后反應(yīng)制取氮氣。(1)從圖中選擇制取氣體的合適裝置：氮氣____________、氫氣______________(填字母)。(2)氮氣和氫氣通過甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還有________、________。(3)將氨合成器出來經(jīng)冷卻的氣體連續(xù)通入乙裝置的水中吸收氨，________(填“會”或“不會”)發(fā)生倒吸，原因是_______________________________________________________________________________________。(4)用乙裝置吸收一段時間氨后，再通入空氣，同時將經(jīng)加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內(nèi)，能使鉑絲保持紅熱的原因是____________________________，錐形瓶中還可觀察到的現(xiàn)象是_________________________________________。(5)寫出乙裝置中氨氧化的化學(xué)方程式：______________________________________________________________________________________________。(6)反應(yīng)結(jié)束后錐形瓶內(nèi)的溶液中含有H＋、OH－、______、________等離子?！敬鸢浮?1)ab(2)干燥氣體控制氫氣和氮氣的流速(3)不會因為混合氣體中含有大量難溶于水的氮氣、氫氣兩種氣體(4)氨的氧化反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)有紅棕色氣體產(chǎn)生(5)4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(高溫))4NO＋6H2O(6)NHeq\o\al(＋,4)NOeq\o\al(－,3)8．下圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的流程。合成塔中內(nèi)置鐵觸媒，氧化爐中內(nèi)置Pt-Rh合金網(wǎng)。請回答下列問題：(1)1908年化學(xué)家哈伯在實驗室首次合成了氨。2023年化學(xué)家格哈德·埃特爾在哈伯研究所證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應(yīng)過程。示意圖如下：分別表示N2、H2、NH3。圖⑤表示生成的NH3離開催化劑表面，圖②和圖③的含義分別是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up8(高溫、高壓),\s\do8(催化劑))2NH3(g)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡