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1、人教版高中数学选修二同步练习(有解析)1.2人工固氮技术合成氨 作者： 日期：- 9 - 第1单元 课题2 一、选择题1合成氨所需的原料是()水空气焦炭铁触媒ABC D全部【解析】铁触媒是合成氨的催化剂，不属于原料。【答案】C2合成氨工业中控制的反应条件应()A温度越高越好B压强越大越好C混合气体中氢气含量越高越好D所选的催化剂活性越大越好【解析】工业合成氨的热化学方程式：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，似乎压强越大就越有利于平衡向合成氨的方法移动，温度越高达到平衡的时间就越短，易错选A或B。实际上在合成氨的工业生产中，压强不能太大，否则能耗太高，并且对设备的要求
2、高。而根据化学平衡移动原理，此反应温度越低越有利于平衡向正方向移动，但温度太低，则催化剂的催化活性不能很好地发挥，反应速率太慢；为解决上述矛盾，一般选择使催化剂活性最大时的温度。【答案】D3为了进一步提高合成氨的生产效率，科研中具有开发价值的是()A研制高温下活性较大的催化剂B寻求NH3的新来源C研制低温下活性较大的催化剂D研制耐高温高压的新型材料建造合成塔【解析】合成氨的反应是放热反应，降低温度有利于提高合成氨的生产效率。【答案】C4已知焦炭、一氧化碳和烃类化合物都能与水反应产生合成尿素的原料氢气和二氧化碳，从充分利用原料的角度考虑，用下列物质生产H2和CO2最为合适的是()AC BCOC天
3、然气 D石脑油(C5H12、C6H14)【解析】生产出的H2用于合成NH3：N23H22NH3再由NH3与CO2合成尿素。由此，可找出H2与CO2的关系式：3H22NH3CO2。分别写出备选项中各物质与H2O反应的化学方程式：A项CH2OH2CO，COH2OH2CO2总反应方程式为：C2H2O2H2CO2；B项COH2OH2CO2；C项CH42H2O4H2CO2；D项C5H1210H2O16H25CO2，C6H1412H2O19H26CO2。产物中，n(H2)n(CO2)最接近31的最合适。【答案】D5下列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，氨气占15%，所以生产氨
4、的工厂的效率都很低B由于氨易液化，N2和H2在实际生产中循环使用，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 ，目的是使化学平衡向正反应方向移动D我国合成氨厂采用的压强是1030 MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大【解析】虽然从合成塔出来的混合气体中NH3只占15%，但由于原料气N2和H2循环使用和不断分离出液氨，所以生产NH3的效率还是很高的，因此A项不正确。控制反应温度为500 ，一是为了使反应速率不至于很低，二是为了使催化剂活性最大，因此，C选项不正确。增大压强有利于NH3的合成，但压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，我国的合成氨厂一般采用11
5、073107Pa，但这并不是因为该压强下铁触媒的活性最大，因此，D选项不正确。【答案】B6反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()增加C的量将容器的体积缩小一半保持体积不变，充入N2使体系压强增大保持压强不变，充入N2使容器体积变大A BC D【解析】增加固体的量，恒容时充入与反应无关的气体，都对反应速率无影响。相当于减压，反应速率减小。【答案】C7对于可逆反应N2(气)3H2(气)2NH3(气)H0，下列说法正确的是()A达到平衡时反应物和生成物浓度一定相等B达到平衡后加入氨气，重新达到平衡时，氨气的浓度比原平衡时
6、大C达到平衡时，升高温度加快了吸热反应的速率，降低了放热反应的速率，所以平衡向逆反应的方向移动D加入催化剂可以缩短到达平衡的时间，这是因为加快了正反应的速率，而减慢了逆反应的速率【解析】往往错选C、D，原因：对升高温度可以使平衡向吸热反应方向移动的原因认识不清；对使用催化剂可缩短到达平衡所用时间的原因认识不清；正确选项为B。【答案】B8合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是()A点a的正反应速率比点b的小B点c处反应达到平衡C点d(t
7、1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样D其他条件不变，773 K下反应至t1时刻，n(H2)比上图中d点的值大【解析】选项A，在ab段可逆反应向正反应方向进行，随着反应的进行，反应物浓度在减小，正反应速率在降低，故选项A不正确；选项B中，c点时NH3、H2的物质的量仍在变化，故未达到化学平衡；选项C中，t1时刻和t2时刻都处于同样的化学平衡状态，则n(N2)不变，故C不正确；选项D中，由于正反应是一个放热反应，升高温度化学平衡向逆反应方向移动，故平衡时n(H2)比题图中d点的值要大，故选项D正确。【答案】D9实验室合成氨装置如下图所示，则以下说法中错误的是()A装置甲的作用之一是干燥B装
8、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或浓盐酸等【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】B10在一定条件下，进入氨合成塔的混合气体中氮气的体积占22%，氢气的体积占78%，经合成反应达到平衡后，在相同温度和压强下，气体体积缩小至原体积的95%，氮气的转化率接近于()A11.5% B10.5%C9.75% D13.2%【解析】设混合气体为100 L，反应掉N2的体积为x。N23H22NH3开始(L) 22 78 0平衡(L) 22x 783x 2x由题意：95%解得x2.5 L(N2)100%11.
9、4%。【答案】A二、非选择题11.农作物生长发育需要大量的氮养分，除了可用人工固氮方法(合成氨)获得氨态氮外，自然界雷电现象也是一种固氮途径，经由雷电固定的氮是硝态氮(硝酸或硝酸盐形式)，写出氮气转化为硝酸的化学方程式_，_，_。【解析】电闪雷鸣的雨天，会产生放电现象，使空气中的氮气和氧气反应生成了一氧化氮，一氧化氮又被氧气氧化成二氧化氮。二氧化氮在雨水中与水反应生成硝酸。【答案】N2O22NO2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO12已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应)，2SO2(g)O2(g)2SO3(g)(正反应为放热反应)。请回答下列问题：(1)从
10、影响化学反应速率和化学平衡的因素分析，要有利于NH3和SO3的生成，理论上应采取的措施是_。实际生产中采取的措施是_ _。(2)在合成氨的工业生产中，要分离出氨，目的是_；而合成SO3的过程中，则不需要分离出SO3，原因是_。【解析】工业上合成SO3与合成氨的最大不同之处是该反应是在常压下进行的，原因是在常压下该反应向生成SO3的方向进行的程度已经很大，采用高压虽能使平衡向生成SO3方向移动，但产生高压既需要动力又对反应容器耐压性有较高要求，综合生产成本和经济效益两方面因素，实际生产时，在常压下进行最合理。【答案】(1)适当温度、高压、催化剂合成氨：适当温度、高压、催化剂；合成SO3：适当温度
11、、常压、催化剂(2)减小生成物的浓度，使平衡向生成NH3的方向移动该反应向生成SO3的方向进行的程度较大，达到平衡后SO2剩余量较少，故不需要分离SO313某研究性学习小组利用以下材料来探究NH3的还原性，部分实验装置如下图。材料一NH3是强还原剂，能将某些金属氧化物还原为金属单质或低价态的氧化物。如：2NH33CuO3CuN23H2O；材料二Cu在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应生成Cu2和Cu，Cu2O2H=Cu2CuH2O。请回答下列问题：(1)在实验室里，该学习小组设计下列制取纯净干燥氨气的方案，简易、可行的最佳方案是_。A加热氯化铵固体，再通过碱石灰B在N2和H2的混合气体中
12、加入铁触媒，并加热至500 ，再通过碱石灰C加热浓氨水，再通过碱石灰D在生石灰中加入浓氨水，再通过碱石灰(2)为证明NH3还原CuO的反应中有水生成，B中应放入的试剂是_。(3)当观察到_(填现象)，即表明A中的反应已经完成。(4)该小组欲用体积比为14的稀硫酸作试剂，检验反应是否有Cu2O固体生成。现用98%的浓硫酸配制14的稀硫酸，所需的玻璃仪器除了胶头滴管外还有_ _。可证明还原产物中含有Cu2O的操作及现象是_。(5)请写出A中生成Cu2O的化学方程式_。(6)若用定量的方法测定该反应是否生成Cu2O，最简便且准确的方法是_。【解析】若加热氯化铵生成的氯化氢气体与氨气继续反应生成氯化铵固体，很难使气体放出，而利用氮气和氢气反应条件太复杂，C、D都可以快速制取氨气，而C用料更简单。反应为通入氨气还原氧化铜，根据固体的颜色变化可以判断反应进行的程度。根据Cu在酸性溶液中的不稳定性来判断。【答案】(1)C(2)无水硫酸铜 (3)A中固体由黑色完全变为红色(4)烧杯、量筒、玻璃棒加入硫酸后溶液呈蓝色(其他合理答案也可)(5)2NH36CuO3Cu2ON23H2O(6)称量反应前后装置A中固体的质量14实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。(1)
