高中化学 1_2 氨的工业合成检测 鲁科版选修2.doc

1、a氨的工业合成基础夯实1.将空气中的氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。下列过程中能实现人工固氮的是()A.雷雨放电时在大气中生成氮的氧化物B.电解饱和食盐水C.与豆科植物共生的根瘤菌吸收空气中的氮生成某些含氮化合物D.工业合成氨解析：A、C均是自然固氮,只有D是人工固氮。答案：D2.用焦炭、空气、水为原料制备NH3的有关反应的化学方程式如下:C+H2OCO+H2CO+H2OCO2+H2N2+3H22NH3参加反应的焦炭与氨气之间的物质的量之比约为()(导学号52710006)A.34B.32C.23D.12解析：此题应采用关系式来求解。由反应可得C2H2,由可得,3H22NH3,故:3C6H

2、24NH3,n(C)n(NH3)=34。答案：A3.1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法,从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列是哈伯法的流程图,其中为提高原料转化率而采取的措施是()A.B.C.D.答案：B4.有关合成氨工业的说法中,正确的是()A.从合成塔出来的混合气体中,NH3只占15%,所以生产氨的工厂的效率都很低B.由于氨易液化,N2、H2在实际生产中是循环使用,所以总体来说氨的产率很高C.合成氨工业的反应温度控制在500 左右,目的是使化学平衡向正反应方向移动D.合成氨采用的压强是21075107 Pa,因为该压强下铁触媒的活性最大答案：B5.实验室合

3、成氨装置如图所示,则以下说法中错误的是()aaA.装置甲的作用之一是干燥B.装置甲的作用是化合C.乙处导出的气体是N2、H2、NH3D.检验产物可用湿润的红色石蕊试纸解析：装置甲的作用有三点:干燥气体;观察气体逸出速率便于控制比例;使气体混合均匀。答案：B6.在容积相同的不同密闭容器中,分别充入等量的N2和H2,在不同温度下,任其发生反应N2+3H22NH3,并分别在1 s时测定其中NH3的体积分数并绘成如图所示曲线。(导学号52710007)(1)A、B、C、D、E五点中,尚未到达化学平衡状态的点是。(2)此可逆反应的正反应是反应(填“放热”或“吸热”)。(3)AC段,曲线是增函数曲线;CE

4、段,曲线是减函数曲线。试从化学反应速率和化学平衡的角度说明理由。解析：温度升高,反应速率加快,在相同时间内达到平衡所用的时间短,平衡后,再升高温度,平衡向吸热方向移动。答案：(1)A、B(2)放热(3)N2与H2反应时,随温度升高,反应速率加快,NH3的百分含量随之增大,到C点达最高值,说明此温度时,反应达到平衡。温度继续升高,平衡时NH3的百分含量减小,说明此反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,导致NH3的百分含量减小7.合成氨原料可以由天然气制取。其主要反应为CH4+H2OCO+3H2。(导学号52710008)(1)1 m3(标准状况)CH4按上式完全反应,产生H2mol。(

5、2)CH4和O2的反应为2CH4+O22CO+4H2,设CH4同时和H2O及O2反应。1 m3(标准状况)CH4按上述两式完全反应,产物气体的体积V(标准状况)为。(3)CH4和H2O及富氧空气(O2含量较高,不同的富氧空气氧气含量不同)混合反应,产物气体组成如下表:aa气体COH2N2O2体积/L2560152.5计算该富氧空气中O2和N2体积比V(O2)V(N2)。解析：(1)由方程式知:每摩尔CH4完全转化为3 mol H2,故有n(H2)=3133.9 mol。(2)由CH4+H2OCO+3H2知,1 mol CH4完全按上式反应可生成4 mol气体,如按2CH4+O22CO+4H2知

6、,每1 mol CH4完全反应可产生3 mol气体。按阿伏加德罗定律的推论知:1 m3 CH4与H2O及O2按上述两式完全反应,产生气体的体积V应符合3 m3V4 m3。(3)设CH4与H2O反应产生CO的体积为y升,CH4与O2反应产生CO的体积为x升:则有所以由2CH4+O22CO+4H2得该反应消耗氧气体积为: L=7.5 L,故空气中V(O2)V(N2)=。答案：(1)133.9(2)3 m3V4 m3(3)能力提升8.工业合成氨是在一定条件下进行的可逆反应:N2+3H22NH3。(导学号52710009)其部分工艺流程如下:请回答下列问题:(1)第步除需要催化剂这个条件外,还需要的条

7、件是。(2)第步操作中的原料气的“净化”目的是,第步操作中的目的是。(3)工业合成氨反应后可以通过降低混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法的原理类似于下列哪种方法?(填字母)。a.过滤b.蒸馏c.分液d.萃取你作出这个判断的理由是。(4)可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气,如果漏气则会有白烟生成。该反应的化学方程式为。解析：(2)原料气中往往含有使催化剂中毒的物质,所以在进行原料气的反应前,需要除掉其中的杂质;工业合成氨反应后的混合气体中既有氨气,也有未反应的氢气、氮气,所以为了提高原料气的利用率,将未反应的原料气进行重新利用,这样可以提高经济效益。(3)降低温度,氨变为液态

8、,从而进行分离,所以跟工业上利用的蒸馏类似,都是通过改变温度,使物质的状态发生变化而分离。(4)2NH3+3Cl2N2+6HCl,生成的HCl又与NH3反应生成NH4Cl小颗粒白烟产生。答案：(1)高温、高压(或500 左右、2050 MPa)aa(2)防止催化剂“中毒”提高原料利用率(或提高经济效益等)(3)b通过温度的改变而改变物质的状态,达到分离的目的(4)8NH3+3Cl26NH4Cl+N29.图甲合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如图甲所示。(1)X的化学式为。(2)图中条件选定的主要原因是(填字母编号)。A.温度、压强对化学平衡的影响B.铁触媒在该温度

9、时活性大C.工业生产受动力、材料、设备等条件的限制(3)改变反应条件,会使平衡发生移动。如图乙表示随条件改变,氨气的百分含量的变化趋势。当横坐标为压强时,变化趋势正确的是,当横坐标为温度时,变化趋势正确的是(填字母编号)。图乙解析：(1)原料气N2和H2经一定条件下反应,最后生成液态NH3(X)从设备中分离出来,同时尾气中含有的Y(N2和H2)进行循环利用。(2)温度选择在500 并不是从化学平衡的影响分析的,而是因为催化剂在此温度时活性大,而且还可以适当提高化学反应速率。压强选择2050 MPa是从化学平衡理论分析的,压强越大,平衡向生成NH3的方向移动,但不能过大,因为压强过大,对设备、材

10、料的要求高,投资大,这样就不经济。(3)考查压强、温度对化学平衡的影响。答案：(1)NH3(2)BC(3)ca10.已知如下图所示“合成氨”的演示实验(夹持仪器均已省略)。在Y形管的一侧用Zn粒和稀硫酸反应制取H2,另一侧用NaNO2固体和饱和NH4Cl溶液反应制取N2。N2和H2混合通过还原铁粉来合成NHaa3,再将产生的气体通入酚酞溶液中,若酚酞溶液变红,即说明产生了氨气。某课外活动小组通过查阅资料和多次实验,得到了如下信息:信息一:NaNO2固体和饱和NH4Cl溶液混合加热的过程中发生了如下反应:NaNO2+NH4ClNH4NO2+NaCl;NH4NO2NH3+HNO2;2HNO2N2O

11、3+H2O;2NH3+N2O32N2+3H2O。信息二:不同体积比的N2、H2混合气体在相同实验条件下合成氨,使酚酞溶液变红所需要的时间如下:N2和H2的体积比5131111315酚酞溶液变红所需时间/min89786734910据此回答下列问题:(1)Y形管左侧管中发生反应的离子方程式为。(2)石棉绒的作用是。(3)课外小组的同学们认为,该实验中即使酚酞溶液变红也不能说明N2和H2反应合成了NH3,得出此结论的理由是。请你另设计一个简单的实验验证你的理由。欲解决这一问题,可以选用下图的装置连接在原装置中的和之间。(4)在上述实验过程中,为尽快观察到酚酞溶液变红的实验现象,应该控制N2和H2的

12、体积比为比较适宜。但该装置还难以实现此目的,原因是。(5)实验过程中通入试管C中的气体的成分有。答案：(1)Zn+2H+Zn2+H2aa(2)增大混合气体与催化剂还原铁粉的接触面积,使反应进行得更充分(3)从分步反应可知,产生N2的过程中,有可能直接产生氨气将NaNO2固体和饱和NH4Cl溶液混合加热产生的气体直接通入酚酞溶液,若酚酞溶液变红,则说明理由成立,否则不成立AB(4)13无法控制通入B中的N2和H2的体积比(5)NH3、N2、H211.某化学学习小组决定在实验室模拟工业生产原理制备少量氨气,设计了如下实验:(导学号52710010)连接好装置并检查实验装置的气密性后,制备少量氢气并

13、检验氢气纯度;用氢气将空气中的氧气消耗掉,得到氢气与氮气的混合气体;用铁触媒催化使氢气与氮气反应生成氨气;检验氨气的生成。(1)检验氢气纯度的目的是。(2)上述各装置的接口正确的连接顺序为。(3)操作时,弹簧夹a、b、c的开、关情况为,如何判断氧气已经完全被消耗掉。(4)在步骤中,先加热铁触媒,后通混合气体的原因是,反应管D中发生反应的化学方程式是。(5)若有氨气生成,现象为。(6)该装置(填“有”或“无”)缺点,若有,改进措施为。解析：(1)点燃易燃气体时,若气体中混有空气(氧气),点燃会发生爆炸,故点燃之前一定要检验纯度;(2)根据实验步骤的先后,可确定各装置的接口顺序为;(3)用氢气将空气中的氧气消耗掉时,应该关闭弹簧夹b、c,打开a;点燃氢气,当火焰熄灭时,则氧气被消耗掉;(4)由于铁触媒有一定的活性温度要求,故先加热铁触媒,再通混合气体;(5)若产生氨气,溶于水显碱性,会使E中溶液变红;(6)为防止催化剂中毒,应该在反应前把氢气