2019-2020年高中化學(xué) 1.2.2 合成氨的基本生產(chǎn)過程和合成氨工業(yè)的發(fā)課時訓(xùn)練（含解析）新人教版選修2.doc

2019-2020年高中化學(xué) 1.2.2 合成氨的基本生產(chǎn)過程和合成氨工業(yè)的發(fā)課時訓(xùn)練（含解析）新人教版選修21.合成氨所需的原料是()水空氣焦炭鐵觸媒A.B.C.D.解析:鐵觸媒是合成氨的催化劑,不屬于原料。答案:C2.為了進(jìn)一步提高合成氨的生產(chǎn)效率,科研中具有開發(fā)價(jià)值的是()A.研制高溫下活性較大的催化劑B.尋求NH3的新來源C.研制低溫下活性較大的催化劑D.研制耐高溫高壓的新型材料建造合成塔解析:合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng),降低溫度有利于提高合成氨的生產(chǎn)效率。答案:C3.實(shí)驗(yàn)室合成氨裝置如下圖所示,則以下說法中錯誤的是()A.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)物可用濕潤的紅色石蕊試紙或濃鹽酸等解析: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反應(yīng)物間的比例;使氣體混合均勻。答案:B4.工業(yè)上用氫氣和氮?dú)夂铣砂?氫氣的主要來源是()A.水和燃料B.電解水C.鋅和稀硫酸D.液化空氣解析:電解水需消耗大量的電能;Zn和H2SO4制H2造價(jià)太高;液化空氣得不到H2。答案:A5.在N2+3H22NH3的反應(yīng)中,經(jīng)過一段時間后,NH3的濃度增加了0.6 molL-1。在此時間內(nèi)用H2表示的平均速率為0.45 mol(Ls)-1,則這段時間是()A.1 sB.2 sC.0.44 sD.1.33 s解析:由反應(yīng)方程式知,當(dāng)NH3的濃度增加了0.6 molL-1時,H2的濃度減少了0.9 molL-1,再運(yùn)用速率公式可得時間。答案:B6.工業(yè)合成氨時將N2和H2按體積比13通入合成塔中,在不同條件下達(dá)到平衡時,混合物中NH3的含量(體積分?jǐn)?shù))如下表:壓強(qiáng)/MPa(NH3)/%溫度/0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4試分析上表所提供的數(shù)據(jù),判斷下列說法一定正確的是()A.無論其他條件如何改變,只要增大壓強(qiáng)就能提高NH3在平衡混合物中的含量B.無論其他條件如何改變,只要升高溫度就有利于提高N2的轉(zhuǎn)化率C.無論其他條件如何改變,只要降低溫度就能提高NH3在平衡混合物中的含量D.由上表數(shù)據(jù)可知,NH3的合成是一個放熱的、氣體總體積縮小的可逆反應(yīng)解析:由題目中所給數(shù)據(jù)可知,若溫度最低,壓強(qiáng)最大,則轉(zhuǎn)化率最高。當(dāng)溫度不變時,壓強(qiáng)越大,氨氣的含量越高,可知此反應(yīng)氣體總體積縮小;當(dāng)壓強(qiáng)相等時,溫度越低,氨氣的含量越高,所以確定正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。答案:D7.反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H<0,在某一時間段中反應(yīng)速率與反應(yīng)過程的曲線關(guān)系如下圖,則氨的百分含量最高的一段時間是()A.t0t1B.t2t3C.t3t4D.t5t6解析:t1時刻,改變條件,平衡逆向移動,t3改變條件,平衡不移動,t4改變條件,平衡逆向移動,所以t0t1時刻N(yùn)H3的百分含量最高。答案:A8.在一定條件下,進(jìn)入氨合成塔的混合氣體中氮?dú)獾捏w積占22%,氫氣的體積占78%,經(jīng)合成反應(yīng)達(dá)到平衡后,在相同溫度和壓強(qiáng)下,氣體體積縮小至原體積的95%,氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率接近于()A.11.5%B.10.5%C.9.75%D.13.2%解析:設(shè)混合氣體為100 L,反應(yīng)掉N2的體積為x。N2+3H22NH3開始(L)22780平衡(L)22-x78-3x2x由題意:=95%解得x=2.5 L(N2)=100%=11.4%。答案:A9.工業(yè)合成氨是在一定條件下進(jìn)行的可逆反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。其部分工藝流程如下:請回答下列問題:(1)第步除需要催化劑這個條件外,還需要的條件是。(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)后可以通過降低混合氣體的溫度而使氨氣分離出來。這種分離物質(zhì)的方法的原理類似于下列哪種方法?(填編號)。a.過濾b.蒸餾c.分液d.萃取你作出這個判斷的理由是。(4)可以用氯氣來檢驗(yàn)輸送氨氣的管道是否漏氣,如果漏氣則會有白煙生成。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),從而進(jìn)行分離,所以與工業(yè)上利用的蒸餾類似,都是通過改變溫度,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(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+N210.利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖如下:依據(jù)上述流程,完成下列填空:(1)天然氣脫硫時的化學(xué)方程式是。(2)n mol CH4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO 0.9n mol,產(chǎn)生H2 mol。(用含n的代數(shù)式表示)(3)K2CO3(aq)和CO2反應(yīng)在加壓下進(jìn)行,加壓的理論依據(jù)是。(填編號)A.相似相溶原理B.勒夏特列原理C.酸堿中和原理(4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于(寫出CO2的一種重要用途)。(5)整個流程有三處循環(huán),一是Fe(OH)3循環(huán),二是K2CO3(aq)循環(huán),請?jiān)谏鲜隽鞒虉D中標(biāo)出第三處循環(huán)(循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì))。解析:(1)流程圖中已給出反應(yīng)物是H2S和Fe(OH)3,生成物是Fe2S3和H2O,CH4沒有參與反應(yīng),寫出化學(xué)方程式再配平即可。(2)寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式:CH4+H2OCO+3H2,就很容易地看出產(chǎn)生H2應(yīng)為30.9n=2.7n mol。(3)CO2為氣體,加壓有利于平衡右移,利用的是勒夏特列原理。(4)此題考查了考生對CO2用途的記憶,寫任一種用途即可。(5)合成氨反應(yīng)是一可逆反應(yīng),H2和N2的轉(zhuǎn)化率低,必須循環(huán)利用。答案:(1)3H2S+2Fe(OH)3Fe2S3+6H2O(2)2.7n(3)B(4)生產(chǎn)純堿(或作制冷劑等,其他合理答案也可以)(5)11.工業(yè)上合成氨的原料之一氫氣,有一種來源是石油氣,如丙烷。(1)有人設(shè)計(jì)了以下反應(yīng)途徑(化學(xué)方程式未配平),假設(shè)反應(yīng)都能進(jìn)行,你認(rèn)為最合理的是()A.C3H8C+H2B.C3H8C3H6+H2C.C3H8+H2OCO+H2(2)按以上最合理的反應(yīng)途徑,理論上用1 mol丙烷最多可制得氨氣()A.4 molB.6.7 molC.10 molD.2.7 mol(3)該合理的反應(yīng)途徑最顯著的優(yōu)點(diǎn)是()A.簡單易行B.制得的H2純度高C.制得的H2產(chǎn)量高D.可同時獲得大量熱量解析:(1)要分析得出哪種反應(yīng)方式生成的H2最多,配平反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:A.C3H83C+4H2。B.C3H8C3H6+H2。C.C3H8+3H2O3CO+7H2,生成的CO又能和H2O反應(yīng):CO+H2OCO2+H2。當(dāng)C3H8均為1 mol時,C選項(xiàng)的途徑中產(chǎn)生H2最多。(2)C3H8+3H2O3CO+7H23CO+3H2O3CO2+3H2N2+3H22NH3由以上反應(yīng)可得C3H810H2,3H22NH3。根據(jù)相關(guān)量,進(jìn)行計(jì)算:C3H810H22NH31 mol mol所以1 mol C3H8最多可制得6.7 mol氨,應(yīng)選B。答案:(1)C(2)B(3)C