高考化学一轮复习工业合成氨考点精练.docx
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高考化学一轮复习工业合成氨考点精练
工业合成氨
一.选择题(共20小题)
1.下列过程属于人工固氮的是( )
A.分离液态空气制氮气
B.闪电时N2转化为NO
C.合成氨
D.豆科作物根瘤菌将N2转化为NH3
2.NH3是一种重要的工业原料.下列关于合成氨的说法中,不正确的是( )
A.工艺涉及催化技术
B.工艺涉及高温高压技术
C.原料之一的氮气来自空气
D.从合成塔出来的气体中,氨的体积分数为100%
3.下列有关工业生产的叙述正确的是( )
A.合成氨生产中将NH3液化分离,可加快正反应速率,提高N2、H2的转化率
B.硫酸工业中,在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量
C.电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法,可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室
D.侯氏制碱法是将氨气和二氧化碳先后通入饱和氯化钠溶液中,制得碳酸氢钠固体,再在高温下灼烧,转化为碳酸钠固体
4.传统合成氨工业需要采用高温、高压和催化剂.近来美国化学家使用新型铁系催化剂,在常温下合成了氨气.下列说法正确的是( )
A.新型合成氨方法是吸热反应
B.新型合成氨方法可简化生产设备
C.新型催化剂提高了N2和H2的转化率
D.两种方法中该反应的化学平衡常数相同
5.符合目前工业生产实际的化工生产原理是( )
A.合成氨工业中,由于氨易液化,N2、H2循环使用,所以总体上氨的产率很高
B.氯气和氢气混合在光照条件下反应生成氯化氢,用水吸收得到盐酸
C.氯碱工业中,电解槽的阳极区产生NaOH
D.二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫,三氧化硫在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸
6.下列有关工业生产的叙述正确的是( )
A.合成氨生产过程中将NH3液化分离,会降低反应速率,可提高N2、H2的转化率
B.从海水中提镁过程中,电解熔融MgO可制备Mg
C.电解精炼铜时,同一时间内阳极溶解固体的质量比阴极析出固体的质量小
D.电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法,可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室
7.如图是合成氨的简要流程示意图,沿X路线回去的物质是( )
A.N2和H2B.催化剂C.NH3D.H2
8.下列有关工业生产的叙述正确的是( )
A.合成氨生产过程中升高温度可加快反应速率,缩短生产周期,故温度越高越好
B.硫酸工业中,使用催化剂是为了提高SO2转化为SO3的转化率
C.电解精炼铜时,精铜作阴极
D.电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法,可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室
9.下列有关工业生产的叙述正确的是( )
A.合成氨工业中,将NH3及时液化分离有利于加快反应速率
B.氯碱工业中,使用离子交换膜可防止Cl2和NaOH溶液反应
C.硫酸工业中,接触室内安装热交换器,是为了利用沸腾炉中排出的SO2的热量
D.硫酸工业中,SO2的催化氧化不采用高压,是因为压强对SO2转化率无影响
10.最近美国化学家借助太阳能产生的电能和热能,用空气和水作原料成功地合成了氨气.下列有关说法正确的是( )
A.NH3是电解质
B.该合成氨过程不属于氮的固定
C.空气、水、太阳能均为可再生资源
D.断裂N2中的N≡N键会释放出能量
11.有关合成氨工业的下列说法中,正确的是( )
A.从合成塔出来的混合气体,NH3的含量较小,所以生产氨的工厂的效率都很低
B.由于氨可液化分离出来,N2、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.合成氨厂采用的压强是20MPa~50MPa,因在该压强下铁触媒的活性最大
12.下列物质的工业制备原理不正确的是( )
A.氨气:
N2+3H2
2NH3
B.铝:
2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑
C.氯气:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
D.硫酸:
2SO2+O2
2SO3,SO3+H2O═H2SO4
13.下列关于合成氨和联合制纯碱工业生产的叙述中,正确的是( )
A.合成氨生产过程中将NH3液化分离,可加大正反应速率,提高N2、H2的转化率
B.联合制碱法生产工艺中采用循环操作,其目的是提高食盐的利用率
C.从氨合成塔出来的混合气体中NH3只占15%左右,所以生产氨的工厂效率都很低
D.联合制碱法中关键的一步是向分离出NaHCO3晶体后的母液中不断地通入CO2
14.下列工业生产所涉及的化学用语表达不正确是( )
A.工业上制取氯气:
MnO2+4HCl
Cl2↑+MnCl2+H2O
B.工业上合成氨:
N2+3H2
2NH3
C.工业上制取粗硅:
SiO2+2C
Si+2CO↑
D.工业上生产漂白粉:
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
15.关于工业合成氨的叙述中错误的是( )
A.在动力、设备、材料允许的条件下尽可能在高压下进行
B.温度越高越有利于工业合成氨
C.在工业合成氨中N2、H2的循环利用可提高其利用率,降低成本
D.及时从反应体系中分离出氨气有利于平衡向正反应方向移动
16.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20~50MPa的高压和500℃左右的高温下,并用铁触媒作为催化剂,氨在平衡混合物中的含量仍较少.最近英国俄勒冈大学的化学家使用了一种名为trans一Fe(DMeOPrPE)2的新催化剂,在常温下合成氨,反应方程式可表示为N2+3H2⇌2NH3.有关说法正确的是( )
A.哈伯法合成氨是吸热反应,新法合成氨是放热反应
B.新法合成氨不需要在高温条件下,可节约大量能源,具有发展前景
C.新法合成氨能在常温下进行是因为不需要断裂化学键
D.新催化剂降低了反应所需要的能量,使平衡正向移动
17.下列有关工业生产的叙述正确的是( )
A.合成氨工业中,将NH3及时液化分离有利于加快反应速率
B.硫酸工业中,接触室内安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量
C.氯碱工业中,使用离子交换膜可防止C12和NaOH溶液反应
D.电镀工业中,必需将镀件与电源的负极相连
18.合成氨反应的正反应是气体体积减小的放热反应,合成氨工业的生成流程如下:
关于合成氨工业的说法中不正确的是( )
A.混合气进行循环利用遵循绿色化学思想
B.对原料气进行压缩可以增大原料气的转化率
C.合成氨反应须在低温下进行
D.使用催化剂可以提高反应的速率,但是不能使平衡向正反应方向移动
19.工业上利用合成氨实现人工固氮.属于合成氨主要原料的是( )
A.NO2B.空气C.Na2CO3D.KNO3
20.下列生产工艺不能体现“绿色化学”思想的是( )
A.海水提镁:
用电解氯化镁产生的氯气制取盐酸
B.工业制硫酸:
提高尾气排放的烟囱高度
C.工业制胆矾:
使用稀硫酸、双氧水溶解铜
D.火力发电:
在燃煤中加入适量生石灰
二.填空题(共5小题)
21.“低碳”既是时尚,也是环保要求.“低碳”在工业生产中意义重大,充分利用原材料,不排放或减少排放“三废”,不同工厂今后联合生产等都是很好的“低碳”生产方式.下面是几个工厂利用废气、废渣(液)联合生产化肥硫酸铵的工艺:
请回答下列问题:
(1)工艺操作②为:
.
工业合成氨的化学方程式为:
.
(3)副产品的化学式为 .该联合生产工艺中可以循环使用的物质是 .
(4)在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是
(5)写出生成“产品”的化学方程式:
.
22.以天然气、焦炭、水、空气为初始原料,可以制得若干化工产品:
请回答下列问题:
(1)合成氨中原料气体N2来源于空气,可采用将空气 和 两种方法,H2可采用上述反应①,其化学方程式为 .
对于合成氨N2+3H2
2NH3△H<0,其中N2与H2体积比高于1:
3的原因是 ;及时分离NH3的方法是 .
(3)制取NH4NO3时,NH3的用途有两种,制HNO3的量大于与HNO3反应的量的原因 .
(4)发生反应⑤的化学方程式为 .
(5)发生反应③生成C8H18的化学方程式为 .
23.氨气是中学化学中常见的气体,其用途广泛.
(1)实验室制取氨气的化学方程式是 .
工业上氨气可以由氢气和氮气合成如图1.
①该反应的热化学方程式是 .
②随着温度的升高,该反应的化学平衡常数的变化趋势是 .
③一定温度下,2L密闭容器中,5molN2和5molH2发生反应,达到平衡时,N2的转化率为20%,该温度下反应的平衡常数的数值是 (填字母).
④简述一种检查氨气是否泄露可采用的化学方法:
.
(3)工业制硫酸的尾气中含较多的SO2,为防止污染空气,回收利用SO2,工业上常用氨水吸收法处理尾气.
①当氨水中所含氨的物质的量为3mol,吸收标准状况下44.8LSO2时,溶液中的溶质为 .
②(NH4)2SO3显碱性,用化学平衡原理解释 .
③NH4HSO3显酸性.用氨水吸收SO2,当吸收液显中性时,溶液中离子浓度关系正确的是 (填字母).
a.c(NH4+)=2c(SO32﹣)+c(HSO3﹣)
b.c(NH4+)>c(SO32﹣)>c(H+)=c(OH﹣)
c.c(NH4+)+c(H+)=c(SO32﹣)+c(HSO3﹣)+c(OH﹣)
(4)氨气是一种富氢燃料,可以直接用于燃料电池,下图是供氨水式燃料电池工作原理如图2:
①氨气燃料电池的电解质溶液最好选择 (填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液.
②空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是 .
③氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水,该电池的电极总反应是 ,正极的电极反应方是 .
24.实验室合成氨装置如图:
试回答:
(1)装置甲的作用是:
① ,② ,
从丙导出的气体是 ,
(3)乙中发生的反应方程式为 ,
(4)检验产物的简单化学方法是 .
25.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)从图中选择制取氮气的合适装置:
(填编号)
氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用:
① ② ③
(3)用乙装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,能说明反应发生的现象是 ,乙装置中的CCl4的作用是 .
(4)反应结束后锥形瓶内的溶液中含有的离子有:
H+、OH﹣、 、 .
三.解答题(共5小题)
26.回答下列问题:
(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气.氮气是从空气中分离出来的,通常使用的两种分离方法是 , ;氢气的来源是水和碳氢化合物,写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式 , .
设备A中含有电加热器、触煤和热交换器,设备A的名称 ,其中发生的化学反应方程式为 .
(3)设备B的名称 ,其中m和n是两个通水口,入水口是 (填“m”或“n”).不宜从相反方向通水的原因 .
(4)设备C的作用 ;
(5)在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用,欲除去原料气中的CO,可通过如下反应来实现:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627,若要使CO的转化超过90%,则起始物中c(H2O):
c(CO)不低于 .
27.工业合成氨技术是对人类的巨大贡献之一.下面是合成氨的简要流程示意图:
(1)设备I的名称是 ,沿X路线循环的物质是 (填字母).
A.N2和H2B.催化剂C.NH3D.N2、H2和NH3
合成氨中H2可以由焦炭和水蒸汽反应获得.请写出该反应的化学方程式:
.
(3)原料气中往往含有H2S、CO、CO2等杂质,必须除去这些杂质的目的是 ,常用K2CO3溶液除去CO2,其反应的离子方程式为 .
(4)近年有人将电磁场直接加在氮气和氢气反应的容器内,在较低的温度和压强条件下合成氨,获得了较高的产率.电磁场对合成氨反应本质的影响是 ,该方法的优点是 .
(4)合成氨工业往往含有大量含氨废水,为了防止对环境造成污染,可以利用电解法将NH3•H2O转化为对环境无污染的加以处理.电解时以石墨做电极,以硝酸作为电解质,则理论上处理1molNH3•H2O,电路中转移电子 mol,阳极的电极反应式为 .
28.氨在工业上有很多重要应用,合成氨的流程示意图如下:
回答下列问题:
(1)设备A中含有电加热器、触煤和热交换器,设备A的名称 ,其中发生的化学反应方程式为 ;原料氢气的来源是水和碳氢化合物,写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式:
;
设备B的名称 ,其中m和n是两个通水口,入水口是 (填“m”或“n”).不宜从相反方向通水的原因 ;
(3)设备C的作用是 .
29.氨气是工农业生产中重要的产品,合成氨并综合利用的某些过程如图所示:
(1)原料气中的氢气来源于水和碳氢化合物.请写出甲烷和水在催化剂和高温条件下反应的方程式:
.
在工业生产中,设备A的名称为 ,A中发生的化学反应方程式是 .
(3)上述生产中向母液通入氨气同时加入 ,可促进副产品氯化铵的析出.长期使用氯化铵会造成土壤酸化,尿素适用于各种土壤,在土壤中尿素发生水解,其水解的化学方程式是 .
(4)纯碱在生产生活中有广泛的应用,请写出任意两种用途:
.
(5)图中所示工业制法获得的纯碱中常含有NaCl杂质,用下述方法可以测定样品中NaCl的质量分数.
样品m
溶解
沉淀
固体n克
①检验沉淀是否洗涤干净的方法是 .
②样品中NaCl的质量分数的数学表达式为 .
30.合成氨工业、硫酸工业的生产工艺流程大致为:
合成塔和接触室中的反应分别为:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=0;2SO2(g)+O2(g)⇌2SO2(g)△H=0.
(1)写出流程中设备的名称:
B ,X .
进入合成塔和接触室中的气体都要进行热处理,最理想的热处理方法是 .
(3)采用循环操作可提高原料的利用率,下列生产中,采用循环操作的是 (填序
号).
①硫酸工业②合成氨工业③硝酸工业
(4)工业上常用98.3%的浓硫酸吸收SO3而不用稀硫酸或水的原因是 .
(5)工业生产中常用氨﹣﹣酸法进行尾气脱硫,以达到消除污染、废物利用的目的.硫酸工业尾气中的SO2经处理可以得到一种化肥,该肥料的化学式是 .
(6)根据化学平衡移动原理,下列条件或措施合理的是 (填序号).
①合成氨工业在高压下进行②合成氨工业和硫酸工业都使用催化剂③及时将氨液化而分离④硫酸工业中,净化后的炉气中要有过量空气⑤合成氨工业和硫酸工业都采用适宜的温度.
工业合成氨
参考答案
一.选择题(共20小题)
1.C2.D3.D4.B5.A6.AC7.A8.C9.B10.C11.B12.C13.B14.A15.B16.B17.CD18.C19.B20.B
二.填空题(共5小题)
21.过滤N2+3H2
2NH3CaOCO2用湿润的红色石蕊试纸放在导气管口,若试纸变蓝,则证明有NH3CaSO4+CO2+2NH3+H2O═CaCO3↓+(NH4)2SO4
22.深冷分离氧燃烧CH4+2H2O
CO2+4H2制H2的成本高于制N2,为了提高H2的转化率,可以提高N2的加入量冷却使NH3液化NH3转化为HNO3的过程中,发生3NO2+H2O═2HNO3+NO及各步反应有损失,用于制HNO3的NH3量应较大CO2+2NH3
CO(NH2)2+H2O8CO+17H2
C8H18+8H2O23.2NH4Cl+Ca(OH)2
2NH3↑+CaCl2+2H2ON2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)H=-93.36kJ/mol减小0.5将湿润的红色石蕊试纸接近容器,观察试纸是否变蓝,如果变蓝说明有氨气泄露.(或蘸取浓盐酸接近容器,观察是否有白烟生成,如果有白烟生成说明管道泄露(NH4)2SO3和NH4HSO3NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+SO32-+H2O⇌HSO3-+OH-,SO32-水解程度大于NH4+的水解程度使溶液中c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性ab碱性CO24NH3+3O2═2N2+6H2OO2+4e-+2H2O=4OH-
24.干燥气体使N2和H2充分混合(或观察气泡以调节氢气、氮气流速)NH3、N2、H2N2+2H2
2NH3用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近丙的导管口,有白烟生成,说明有NH3生成(或能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色也说明有氨气生成)
25.a干燥气体控制氢气和氮气的流速混合气体出现红棕色气体防止倒吸NH4+NO3-
三.解答题(共5小题)
26.液化、分馏与碳反应后除去CO2C+H2O
CO+H2CH4+H2O
CO+3H2合成(氨)塔N2(g)+3H2(g)
2NH3(g);冷凝塔或冷凝器;n高温气体由冷凝塔上端进入,冷凝水从下端进入,逆向冷凝效果好将液氨与未反应的原料气分离13.827.合成塔AC+H2O
CO+H2防止催化剂中毒CO32-+CO2+H2O=2HCO3-在电磁场的作用下,氮氮三键更容易断裂,减少了合成氨反应所需的能量降低能耗,使反应更容易进行32NH3-6e-=N2+6H+
28.合成塔N2+3H2
2NH3C+H2O
CO+H2、CH4+H2O
CO+H2冷凝器n高温气体从冷凝塔上端进入,冷却水从下端进入,逆向冷凝效果更好将液氨和未反应的原料气体分离29.CH4+2H2O
CO2+4H2或CH4+H2O
CO+3H2沉淀池NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓NaClCO(NH2)2+H2O=2NH3↑+CO2↑制玻璃、制皂、造纸、纺织、印染等往少量的最后一次洗涤所得滤液中加入稀H2SO4溶液(或AgNO3溶液),若产生白色沉淀,则沉淀没有洗涤干净,若无白色沉淀,则沉淀已洗涤干净(1-
)×100%30.循环压缩机沸腾炉充分利用反应中放出的热量加热反应气①②③由于用稀硫酸或水吸收SO2时易形成酸雾,不利于SO2吸收(NH4)2SO4③④
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