1、课时演练促提升A组1.人工固氮的成功对人类社会的进步具有重大意义,下列过程属于人工固氮的是() A.种植豆科植物,利用其根瘤菌将氮气转化为蛋白质B.闪电时氮气与氧气化合,生成的氮的化合物被植物吸收C.化工厂中在催化剂作用下使氮气与氢气化合成氨气D.以氨气为原料生产各种化肥解析:豆科植物的根瘤菌将氮气转变成植物蛋白属于生物固氮过程,A错误;闪电时氮气和氧气反应生成NO,是在自然条件下的氮的固定,B错误;N2与H2在一定条件下反应生成NH3属于工业合成氨的过程,属于人工固氮方式,C正确;由NH3生产各种化肥,是氮的化合物之间的转化过程,不属于氮的固定过程,D错误。答案:C2.在合成氨时,可以提高H
2、2转化率的措施是()A.延长反应时间B.充入过量H2C.充入过量N2D.升高温度解析:A项不能提高转化率,B、D项反而会降低H2转化率;只有充入过量N2才能使平衡向正反应方向移动,提高H2转化率,故C正确。答案:C3.合成氨工业中采用循环操作,主要是为了()A.加快反应速率B.提高NH3的平衡浓度C.降低NH3的沸点D.提高N2和H2的利用率解析:合成氨工业采用循环操作,将N2、H2循环压缩到合成塔中,提高了N2、H2的利用率。答案:D4.化工生产中,为加快反应速率应优先考虑的措施是()A.选用适宜的催化剂B.采用高压C.采用高温D.增大反应物浓度解析:化工生产中应首先考虑的是生产成本,因此应
3、先考虑使用催化剂,提高反应速率。答案:A5.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.不断分离出氨解析:催化剂只能改变化学反应速率,对平衡移动无影响。答案:C6.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,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400500 ,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
4、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项错误;控制反应温度为400500 ,主要是为了使催化剂活性最大,因此,C选项错误;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11073107 Pa,但这并不是因为该压强下铁触媒的活性最大,因此,D选项错误。答案:B7.1913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.解析:合成氨反应为气
5、体分子总数减小的放热反应,操作是为了除去杂质,防止水蒸气对反应产生不良影响;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,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,均能使原料被更充分地利用,提高原料的转化率。答案:B8.某化学学习小组在实验室模拟工业生产制备少量氨气,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
6、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,后通入混合气体的原因是,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),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;为防止水蒸气对反应产生不良影响,应该在
7、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较大N2+3H22NH3(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;后应连接一个吸收尾气的装置B组1.用焦炭、空气、水为原料制备NH3的有关反应的化学方程式:C+H2O(g)CO+H2CO+H2O(g)CO2+H2N2+3H22NH3参加反应的焦炭与氨气之间的物质的量之比约为()A.34B.32C.23D.1
8、2解析:由反应、可得C2H2,由可得,3H22NH3,故:3C6H24NH3,n(C)n(NH3)=34。答案:A2.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,氨的转化率为10%15%;最近美国俄勒冈大学的化学家使用了一种名为trans-Fe(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
9、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:A3.氨催化氧化是硝酸工业的基础,在某催化剂作用下只发生主反应和副反应,有关物质产率与温度的关系如图。4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)H1=-905 kJmol-14NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)H2=-1 268 kJmol-1下列说法中正确的是()A.工业上氨催化氧化生成NO时,温度应控制在780840 之间B.为了提高反应速率,工业上常采用的物料比n
10、(O2)n(NH3)为1.72.0C.加压有利于NH3生成NO,不利于NH3生成N2D.N2(g)+O2(g)2NO(g)H=-181.5 kJmol-1解析:由图像知,在780840 之间,NO的产率最高,A正确;反应中O2不能过量,因为2NO+O22NO2,B错误;主反应是气体分子总数增大的反应,加压不利于NO的生成,C错误;由反应(-)2得:N2(g)+O2(g)2NO(g)H=+181.5 kJmol-1,D错误。答案:A4.在某合成氨的反应中,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()A.75%B.5
11、0%C.25%D.20%解析:设起始物质的量分别是6 mol,18 mol,1 molN2+3H22NH3起始n/mol6181转化n/molx3x2x平衡n/mol6-x18-3x1+2x据题意6-x1+2x=98,x=32,故N2的转化率为326100%=25%答案:C5.氨在国民经济中占有重要地位,下图是合成氨的简要流程:.原料气的制备。(1)合成氨所需氮气来自空气,方法之一是将空气液化后再加热分离;请另设计一种从空气中分离出氮气的方法:。(2)请写出工业上获得氢气的一种方法(用化学方程式表示)。.原料气的净化。为防止催化剂“中毒”,原料气在进入压缩机之前必须经过净化、精制处理,“精制”
12、过程通常是将含有少量CO、CO2、O2和H2S等杂质的原料气体通入含有氨水的醋酸亚铜二氨Cu(NH3)2Ac溶液,以获得纯净原料气。其中,吸收CO的反应方程式为CO+Cu(NH3)2Ac+NH3H2OCu(NH3)3COAc+H2OH0(3)为提高CO吸收率,可采取的有效措施是。(4)除去氧气时,氧气将Cu(NH3)2Ac氧化为Cu(NH3)4Ac2,则反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比是。.氨的合成。(5)据报道,科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜作电极,实现了高温常压下高转化率的电化学合成氨。其实验装置如图。请写出钯电极A上的电极反
13、应式:。解析:由化学方程式可知此反应为放热反应,反应前有气体,反应后无气体,所以可以采取加压、降温使平衡右移;还原剂Cu(NH3)2Ac中铜元素化合价升高1,氧化剂O2中氧元素化合价降低2,所以还原剂与氧化剂物质的量之比为41;N2得电子,氮元素化合价降低3,可得N2+6e-2NH3,用H+配平。答案:(1)将空气中的O2与碳反应生成CO2,再除去CO2得到氮气(2)C+H2O(g)CO+H2(或CO+H2OCO2+H2或CH4+H2O CO+3H2等)(3)降低温度、增大压强(4)41(5)N2+6H+6e-2NH36.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(Na
14、NO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。(1)从上图中选择制取气体的合适装置:氮气用、氢气用。(2)氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用除了将气体混合外,还有、。(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨,(填“会”或“不会”)发生倒吸,原因是。(4)用乙装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,能使铂丝保持红热的原因是,锥形瓶中还可观察到的现象是。(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式:。(6)反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H+、OH-、。解析:氮气用氯化铵溶液和亚硝酸钠溶液加热反应制取,故选a装置;氢气用锌与稀硫酸反应制取,不用加热,选b装置。甲装置的作用是混合氮气、氢气,干燥气体,控制氮气和氢气的流速。从氨合成器中出来的气体主要是氮气和氢气,通入水中吸收氨气,因为氮气、氢气难溶于水,故不会倒吸。氨的催化氧化是一个放热反应,铂丝保持红热,锥形瓶中发生下列反应:4NH3+5O24NO+6H2O,2NO+O22NO2故有红棕色气体产生,3NO2+H2O2HNO3+NO,HNO3+NH3NH4NO3。答案:(1)ab(2)干燥气体控制氢气和氮气的流速(3)不会因为混合气体中含有大量难溶于水的氮气、氢气(4)氨的催化氧化反应是一个放热反应有红棕色气体产生(5)4NH3+5O24NO+6H2O(6)NH4+NO3-
