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1、人工固氮技术-合成氨(建议用时：45分钟)学业达标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用焦炭、空气、水为原料制备NH3的有关反应的化学方程式：CH2O(g)=COH2COH2O(g)=CO2H2N23H22NH3参加反应的焦炭与氨气之间的物质的量之比约为()A34B32C23D12【解析】此题应采用关系式来求解。由反应可得C2H2，由可得，3H22NH3，故：3C6H24NH3，n(C)n(NH3)34。【答案】A31913年德国化学家哈伯发明了以
2、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()ABCD【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，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()AN2、H2 B催化剂CN2 DH2【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、H2，可以继续参与氨的合成。【答案】
3、A5合成氨反应达到平衡时NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是()A提高分离技术B研制耐高压的合成塔C研制低温催化剂D探索不用N2和H2合成氨的新途径【解析】由图可知：(NH3)随着温度的升高而显著下降，故要提高(NH3)，必须降低温度，但目前所用催化剂活性最大时的温度为400500 。故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。【答案】C6在某合成氨厂合成氨的反应中，测得合成塔入口处气体N2、H2、NH3的体积比为6181，出口处气体N2、H2、NH3的体积比为9278，则氮气的转化率为()A75%B50%C25%D20%【解析】设起始物质的量分别是
4、6 mol、18 mol、1 molN23H22NH3起始6 18 1转化 x 3x 2x平衡 6x 183x 12x据题意x故N2的转化率为100%25%【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() 【导学号：64570005】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、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】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
5、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，可节约大量能源，其他选项正确。【答案】A9对于可逆反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)(正反应为
6、放热反应)，下列说法中正确的是()A达到平衡后加入N2，当重新达到平衡时，NH3的浓度比原平衡的大，H2的浓度比原平衡也大B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，NH3的浓度增大了，而H2的浓度会减小；达到平衡后，升高温度，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
7、，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)3H2(g)2NH3(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】根据到达平衡时间长短判断反应速率大小。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】C能力提升11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_。(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
8、)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_。A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)CH2O(g)高温,COH2(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
9、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】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；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
10、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，加快合成氨的反应速率N23H22NH3(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下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
11、其合成原理为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4kJ/mol。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、H2、NH3。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
12、成的方法：_。(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、H2被吸附在催化剂表面，图表示在催化剂表面，N2、H2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924 kJ14合成氨工业中，原料气(N2、H2、混有少量CO、NH3)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)2CONH3CH3COOCu(NH3)3
