《2013 2014学年高中化学 第1单元 课题2《人工固氮技术 合成氨》课时作业 新人教版选修2 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013 2014学年高中化学 第1单元 课题2《人工固氮技术 合成氨》课时作业 新人教版选修2 （7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、12013-2014 学年高中化学 第 1 单元-课题 2人工固氮技术 合成氨课时作业 新人教版选修 2 1合成氨生产过程采取的措施与化学平衡移动原理无关的是()A选择适当的温度 B增大体系压强C使用铁触媒作催化剂 D不断分离液氨【解析】催化剂只能改变反应速率，对平衡移动无影响。【答案】C2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%，所以生产氨的工厂的效率都很低B由于氨易液化，N 2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，
2、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 1107310 7 Pa，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】B31913 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
3、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 BC D【解析】合成氨反应为气体分子总数减小的放热反应，操作是为了除去杂质，防止催化剂中毒；增大压强，有利于该反应向右进行，能够提高转化率；催化剂只能加快反应速率，不影响化学平衡，故不能提高转化率；将产物 NH3液化分离和循环操作，2均能使原料更充分地利用，提高原料的转化率。【答案】B4下图是合成氨的简易流程示意图，沿 X 路线回去的物质是()AN 2、H 2 B催化剂CN 2 DH 2【解析】从合成塔中出来的混合气体经冷凝分离出液氨后剩下 N2、H 2，可以继续参与氨的合成。【答案】A5用焦炭、空气、水为原料制备
4、 NH3的有关反应的化学方程式：CH 2O(g)=COH 2COH 2O(g)=CO2H 2N 23H 2 2NH3 高 温 、 高 压 催 化 剂参加反应的焦炭与氨气之间的物质的量之比约为()A34 B32 C23 D12【解析】此题应采用关系式来求解。由反应、可得 C2H 2，由可得，3H22NH 3，故：3C6H 24NH 3， n(C) n(NH3)34 。【答案】A6在某合成氨厂合成氨的反应中，测得合成塔入口处气体 N2、H 2、NH 3的体积比为6181 ，出口处气体 N2、H 2、NH 3的体积比为 9278 ，则氮气的转化率为()A75% B50%C25% D20%【解析】设起
5、始物质的量分别是 6 mol,18 mol,1 molN23H 2 2NH3 高 温 、 高 压 催 化 剂起始6 181转化 x 3x 2x平衡 6 x 183 x 12 x据题意 6 x1 2x 983x32故 N2的转化率为 100%25%326【答案】C7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装置甲的作用是化合C乙处导出的气体是 N2、H 2、NH 3D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】B8合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。哈伯法合成氨需
6、要在 1030 MPa 的高压和 500 的高温下，并用铁作为催化剂，氨的转化率为 10%15%；最近美国俄勒冈大学的化学家使用了一种名为 transFe(DMeOPrPE) 2的催化剂，在常温下合成出氨。下列有关说法中错误的是()A哈伯法合成氨是吸热反应，新法合成氨是放热反应B新法合成和哈伯法相比不需要在高温条件下，可节约大量能源C新法合成能在常温下进行也需要断裂化学键D新的催化剂降低了反应所需要的能量【解析】吸热反应和放热反应是由反应物和生成物所具有的能量的相对大小决定的，与反应的条件无关，所以 A 项错误。根据题意可判断利用催化剂降低了反应所需能量，所以反应在常温下可以进行，可节约大量能
7、源，其他选项正确。【答案】A9对于可逆反应 N2(g)3H 2(g) 2NH3(g)(正反应为放热反应)，下列说法中 高 温 、 高 压 催 化 剂正确的是()A达到平衡后加入 N2，当重新达到平衡时，NH 3的浓度比原平衡的大，H 2的浓度比原平衡也大4B达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应的速率，又提高了 NH3的产率C达到平衡后，缩小容器的体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率D加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大了，逆反应速率减小【解析】达到平衡后，加入 N2平衡向正反应方向移动，NH 3的浓度增大了，而 H2的浓度会减小；达到平衡后，升高温度
8、，正、逆反应速率都增大，但平衡向逆反应方向移动，不利于 NH3的生成；达到平衡后，缩小体积即增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，有利于提高 H2的转化率；加入催化剂，能同等程度地增大正、逆反应速率，缩短反应达到平衡的时间。【答案】C10对于可逆反应 N2(g)3H 2(g)2NH 3(g) Hp1)温度对反应的影响平衡体系增加 N2的浓度对反应的影响催化剂对反应的影响示意图【解析】(1)根据到达平衡时间长短判断反应速率大小。(2)根据转化率大小以及正逆反应速率关系判断平衡移动方向。【答案】C11某企业生产氨气的流程如下：请回答下列问题：(1)操作的名称是_，操作的名称为_。(
9、2)写出的化学方程式_。(3)合成塔出来的高温高压气体中仅含体积分数为 25%的氨气，从混合气中分离出氨气的操作是_，分离出的氮气和氢气则重新回到合成塔中。(4)检验合成塔中出来的气体中含有氨气的方法是_。(5)下列属于氮的固定的是_。5A由氮气合成氨B由氨制氯化铵C雷雨天气由氮气得硝酸盐D碳酸氢铵受热分解【解析】本题考查化学学科的基本实验操作及基础化学知识，主要是识记知识，难度不大。【答案】(1)干馏蒸馏(2)CH 2O(g) COH 2= = = = =高 温 (3)压缩液化(4)将湿润的红色石蕊试纸置于气体中，若试纸变蓝，则说明含有 NH3(5)AC12某化学学习小组决定在实验室模拟工业
10、生产原理制备少量氨气，设计了如下实验；连接好装置并检查实验装置的气密性后，制备少量氢气并检验氢气纯度；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，若填有，改进措施为_。【解析】点燃易燃气体时，若气体中混有空气(氧气)
11、，点燃会发生爆炸，故点燃之前一定要检验纯度；根据实验步骤的先后，可确定各装置的接口顺序为；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；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；若产生氨气，溶于水显碱性，会使 E 中溶液变红；为防止催化剂中毒，应该在反应前把氢6气与氮气的混合气体干燥，另外氨气是一种污染性气体，不能直接排入大气中，应该设有尾气处理装置。【答案】(1)防止因氢气不纯而发生爆炸(2)(3)关闭弹簧夹 b、c，打开 a氢气在 C 瓶内燃烧，火焰熄灭时，证明氧气完全被消耗掉(4)铁触媒在较高温度时活性增大，加
12、快合成氨的反应速率N 23H 2 2NH3 铁 触 媒 (5)E 中溶液变红(6)有氢气与氮气的混合气体应该先通过干燥装置，再通入反应装置，后连接一个吸收氨气的装置13如图是工业生产硝酸的流程：合成塔中内置铁触媒，氧化炉中内置 PtRh 合金网其合成原理为 N2(g)3H 2(g)2NH 3(g) H92.4kJmol 1 。请回答下列问题：(1)1909 年化学家哈伯在实验室首次合成了氨。2007 年化学家格哈德埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意如下：分别表示 N2、H 2、NH 3。图表示生成的 NH3离开催化剂表面，图和图的含义分别是_。(2)合成氨
13、工业中采取的下列措施可用勒夏特列原理解释的是_。A采用较高压强(1030 MPa)B采用 500 的高温C用铁触媒作催化剂D将生成的氨液化并及时从体系中分离出来，剩余 N2和 H2循环到合成塔中，并补充N2和 H2(3)下图是实验室模拟工业合成氨的简易装置。简述检验有氨气生成的方法：7_。(4)在 298 K 时，将 10 mol N2和 30 mol H2通入合成塔中，放出的热量小于 924 kJ，原因是_。【解析】(2)勒夏特列原理只解释平衡移动问题。(3)根据氨的性质进行检验。(4)合成氨的反应是可逆反应。【答案】(1)图表示 N2、H 2被吸附在催化剂表面，图表示在催化剂表面，N 2、H 2的化学键断裂(2)AD(3)把湿润的红色石蕊试纸放在导管口处，若试纸变蓝则说明有氨气生成(4)该反应是可逆反应，10 mol N2与 30 mol H2不可能完全反应，所以放出的热量小于 1092.4 kJ924 kJ14合成氨工业中，原料气(N 2、H 2、混有少量 CO、NH 3)在进入合成塔之前，常用醋酸二氨合铜()溶液来吸收 CO，其反应为 CH3COOCu(NH3)2CONH 3CH 3COOCu(NH3)3CO(正反应为放热反应)(1)必须除 CO 的原因是_
