2019-2020年高中化學 主題1課題2 氨的工業(yè)合成課時作業(yè) 魯科版選修2.doc
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2019-2020年高中化學 主題1課題2 氨的工業(yè)合成課時作業(yè) 魯科版選修21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【解析】循環(huán)操作后增大了反應物N2和H2的濃度,加快了反應速率,提高了NH3的平衡濃度,但主要是提高N2和H2的利用率,不至于浪費原料?!敬鸢浮緿2合成氨過程中為提高原料氫氣的轉化率而所采取的下列措施中不正確的是()A不斷將NH3分離出來B使用過量的N2C采用高溫 D采用高壓【解析】由N23H22NH3的特點可知,高溫平衡左移不利于提高H2的轉化率。高壓和減小NH3的濃度均使平衡右移。使用過量的N2有利于提高H2的轉化率。【答案】C3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,而壓強無此作用【解析】對化學反應N23H22NH3,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。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?!敬鸢浮緾4一氧化碳和氫氣可以合成甲醇,反應:CO(g)2H2(g)CH3OH(g)(正反應放熱)。為了增加甲醇的單位時間產(chǎn)量,工廠應采取的正確措施是()A高溫、高壓B低溫、高壓、催化劑C低溫、高壓D適宜溫度、高壓、催化劑【解析】CO(g)2H2(g)CH3OH(g)反應的特點是:(1)可逆反應;(2)放熱反應;(3)氣體總體積減小的反應。若為了增加甲醇的單位時間產(chǎn)量,則需要反應速率快且反應最大限度的正向進行,故采用高壓、適宜溫度、催化劑?!敬鸢浮緿5反應C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一可變容積的密閉容器中進行,下列條件的改變對其反應速率幾乎無影響的是()增加C的量將容器的體積縮小一半保持體積不變,充入N2使體系壓強增大保持壓強不變,充入N2使容器體積變大A BC D【解析】增加固體的量、恒容時充入與反應無關的氣體,都對反應速率無影響。相當于減壓,反應速率減小?!敬鸢浮緾6合成氨反應達到平衡時,氨氣的百分含量與溫度、壓強的關系如圖所示。根據(jù)此圖,判斷合成氨工業(yè)最有前途的研究發(fā)展方向是()A研究耐高壓的合成塔B研制低溫催化劑C提高分離技術D探索不用氫氮合成氨的新途徑【答案】B7用焦炭、空氣、水為原料制備NH3,則參加反應的焦炭與產(chǎn)品氨氣之間的物質的量之比為()A34 B32C23 D12【解析】由反應:CH2O(g)COH2,COH2O(g)CO2H2,N23H22NH3可得:C2H2NH3?!敬鸢浮緼82 mol氣體A與3 mol氣體B在一定條件下發(fā)生反應:A(g)3B(g)2C(g)(放熱),達到平衡時,B轉化率為50%,則A轉化率為()A50% B40%C30% D25%【解析】由A(g)3B(g)2C(g)可知,n(A)轉化n(B)轉化3 mol50%0.5 mol,則A的轉化率為100%25%?!敬鸢浮緿9將V1L的H2和V2L的N2在一定條件下發(fā)生反應,達到平衡后,混合氣體總體積為V3L(氣體體積均在相同條件下測定),則生成NH3的體積是()A(V1V2V3)L B(V1V2V3)LC(V1V22V3)L DV3(V1V2)L【解析】根據(jù)差量法計算。由N23H22NH3,可知NH3V(減少),因V(V1V2V3)L,故V(NH3)V(V1V2V3)L?!敬鸢浮緽10一定溫度下,向密閉容器中充入1.0 mol N2和3.0 mol H2,反應達到平衡時,測得NH3的物質的量為0.6 mol。若在該容器中開始時N2的物質的量為2.0 mol,H2為6.0 mol,則平衡時NH3的物質的量為()A若為定容容器,n(NH3)1.2 molB若為定容容器,n(NH3)1.2 mol【解析】起始量為原來的二倍,若在定壓容器中,平衡轉化率不變,NH3的平衡量為原平衡的二倍;若在定容容器中,等效于二份原平衡混合氣加壓,轉化率增大,NH3的平衡量大于原平衡的二倍。【答案】C11合成氨工業(yè)的主要反應為:N2(g)3H2(g)2NH3(g)(正反應為放熱反應),回答下列問題。(1)原料N2不能用空氣代替,而必須用純N2,這是因為_。H2來自水和焦炭,有關的化學方程式為:_。原料氣體必須經(jīng)過凈化的原因是_。(2)在合成塔中合成氨要在高溫、高壓和有催化劑的條件下進行,試分析各反應條件的作用:溫度(500 ) _。壓強(5107Pa)_。催化劑(鐵觸媒)_。(3)從合成塔里出來的混合氣體中含15%的氨。若N2和H2的轉化率相等,則轉化率為_。工業(yè)上采用_法將氨分離出來?!窘馕觥?3)利用“三段式”進行分析。由于N2和H2轉化率相等,則二者起始投料物質的量比為13。 N2(g)3H2(g)2NH3始(mol) 1 3 0轉化(mol) x 3x 2x平衡(mol) 1x 33x 2x則有100%15%x0.261轉化率為100%26.1%。【答案】(1)空氣中的O2與H2混合加熱會發(fā)生爆炸C(s)H2O(g)CO(g)H2(g),CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)除去原料氣中的雜質,防止催化劑中毒(2)加快反應速率,縮短達到平衡的時間且催化劑在此溫度下活性最大既加快反應速率,也能促使平衡向正反應方向移動,提高NH3在平衡混合物中的百分含量加快反應速率,縮短達到平衡的時間(3)26.1%冷凝12(xx三明高二檢測)在以煤為主要原料的合成氨工業(yè)中,原料氣氫氣常用下述方法獲得:CH2O(g)COH2;COH2O(g)CO2H2;(1)已知CO(g)1/2O2(g)=CO2(g);H283.0 kJmol1;H2(g)1/2O2(g)=H2O(g);H285.8 kJmol1;寫出上述CO與H2O(g)反應的熱化學方程式:_。 (2)從反應混合物中分離出H2的方法通常是以堿液洗氣,根據(jù)該工業(yè)生產(chǎn)的實際分析,最好選用下列哪種溶液作為吸收劑?_,理由是_。A氫氧化鈉溶液B氨水C石灰水或石灰乳(3)在實驗室模擬上述反應,830 時在1 L的容器中裝入CO和H2O(g)各2 mol使之反應,達到平衡時測得容器中CO2的濃度為1 molL1,計算830 時該反應的平衡常數(shù)?!窘馕觥?1)由已知條件,根據(jù)蓋斯定律很容易寫出CO與H2O(g)反應的熱化學方程式。(2)混合氣體中存在CO2,可用堿液除去,考慮到工業(yè)生產(chǎn)的實際情況,可選用氨水,因為生成的碳銨可做農(nóng)作物肥料。(3)COH2O(g)CO2H2初(molL1): 2 2 0 0變(molL1): 1 1 1 1平(molL1): 1 1 1 1故平衡常數(shù)為:K1?!敬鸢浮?1)CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H2.8 kJmol1(2)B該廠有豐富的氨水資源且吸收后形成碳銨,是一種化肥,可取得較好的綜合效益(3)113利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖如圖所示:依據(jù)上述流程,完成下列填空:(1)天然氣脫硫時的化學方程式是_。(2)n mol CH4經(jīng)一次轉化后產(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的反應在加壓條件下進行,加壓的理論依據(jù)是_。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),請在上述流程圖中指出第三處循環(huán)(循環(huán)方向、循環(huán)物質)。【解析】(1)從圖中看出,脫硫即除去H2S,加Fe(OH)3脫硫的生成物之一是Fe2S3,再應用質量守恒進行分析,可寫出化學方程式。(2)CH4一次轉化的化學反應方程式是CH4H2O(g)CO3H2,生成0.9n mol CO的同時生成2.7n mol的H2。(3)在K2CO3(aq)和CO2的反應中CO2是氣體,加壓必然是有關化學反應速率或化學平衡的問題,再分析三個選項可知,應選b。(4)CO2的用途較多,也是中學生應當熟悉的。(5)合成氨反應中,N2和H2的轉化率較低,為了提高它們的轉化率,在分離出NH3后再將N2和H2循環(huán)使用?!敬鸢浮?1)3H2S2Fe(OH)3=Fe2S36H2O(2)2.7n(3)b(4)制汽水、做干冰、生產(chǎn)純堿等14.合成氨工業(yè)對化學的國防工業(yè)具有重要意義。寫出氨的兩種重要用途_。.實驗室制備氨氣,下列方法中適宜選用的是_。固態(tài)氯化銨加熱分解固體氫氧化鈉中滴加濃氨水氯化銨溶液與氫氧化鈉溶液共熱固態(tài)氯化銨與氫氧化鈣混合加熱.為了在實驗室利用工業(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,向長頸漏斗注入一定量稀硫酸。打開彈簧夾c、d、e,則A中有氫氣發(fā)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(jīng)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(jīng)D進入反應管E,片刻后F中的溶液變紅。回答下列問題:(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(xiàn)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_?!敬鸢浮?制化肥、制硝酸.(1)排除空氣,保證安全(2)鋅粒與酸脫離盡量增大氫氣的濃度以提高氮氣的轉化率N2、H2(3)鐵觸媒在較高溫度時活性增大,加快氨合成的反應速率N23H22NH3- 配套講稿:
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