2019-2020年高中化學(xué) 1.2.2 合成氨的基本生產(chǎn)過程和合成氨工業(yè)的發(fā)課時(shí)訓(xùn)練（含解析）新人教版選修2.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 1.2.2 合成氨的基本生產(chǎn)過程和合成氨工業(yè)的發(fā)課時(shí)訓(xùn)練（含解析）新人教版選修2 1.合成氨所需的原料是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 ①水?、诳諝狻、劢固俊、荑F觸媒 A.①② B.②③ C.①②③ D.①②③④ 解析:鐵觸媒是合成氨的催化劑,不屬于原料。 答案:C 2.為了進(jìn)一步提高合成氨的生產(chǎn)效率,科研中具有開發(fā)價(jià)值的是(　　) A.研制高溫下活性較大的催化劑 B.尋求NH3的新來(lái)源 C.研制低溫下活性較大的催化劑 D.研制耐高溫高壓的新型材料建造合成塔 解析:合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng),降低溫度有利于提高合成氨的生產(chǎn)效率。 答案:C 3.實(shí)驗(yàn)室合成氨裝置如下圖所示,則以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　) A.裝置甲的作用之一是干燥 B.裝置甲的作用是化合 C.乙處導(dǎo)出的氣體是N2、H2、NH3 D.檢驗(yàn)產(chǎn)物可用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙或濃鹽酸等 解析:裝置甲的作用有三點(diǎn):①干燥氣體;②觀察氣體逸出速率便于控制反應(yīng)物間的比例;③使氣體混合均勻。 答案:B 4.工業(yè)上用氫氣和氮?dú)夂铣砂?氫氣的主要來(lái)源是(　　) A.水和燃料 B.電解水 C.鋅和稀硫酸 D.液化空氣 解析:電解水需消耗大量的電能;Zn和H2SO4制H2造價(jià)太高;液化空氣得不到H2。 答案:A 5.在N2+3H22NH3的反應(yīng)中,經(jīng)過一段時(shí)間后,NH3的濃度增加了0.6 molL-1。在此時(shí)間內(nèi)用H2表示的平均速率為0.45 mol(Ls)-1,則這段時(shí)間是(　　) A.1 s B.2 s C.0.44 s D.1.33 s 解析:由反應(yīng)方程式知,當(dāng)NH3的濃度增加了0.6 molL-1時(shí),H2的濃度減少了0.9 molL-1,再運(yùn)用速率公式可得時(shí)間。 答案:B 6.工業(yè)合成氨時(shí)將N2和H2按體積比1∶3通入合成塔中,在不同條件下達(dá)到平衡時(shí),混合物中NH3的含量(體積分?jǐn)?shù))如下表: 　　　壓強(qiáng)/MPa φ(NH3)/%　　　　　　　 溫度/℃　　　 0.1 10 20 30 60 100 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4 試分析上表所提供的數(shù)據(jù),判斷下列說(shuō)法一定正確的是(　　) A.無(wú)論其他條件如何改變,只要增大壓強(qiáng)就能提高NH3在平衡混合物中的含量 B.無(wú)論其他條件如何改變,只要升高溫度就有利于提高N2的轉(zhuǎn)化率 C.無(wú)論其他條件如何改變,只要降低溫度就能提高NH3在平衡混合物中的含量 D.由上表數(shù)據(jù)可知,NH3的合成是一個(gè)放熱的、氣體總體積縮小的可逆反應(yīng) 解析:由題目中所給數(shù)據(jù)可知,若溫度最低,壓強(qiáng)最大,則轉(zhuǎn)化率最高。當(dāng)溫度不變時(shí),壓強(qiáng)越大,氨氣的含量越高,可知此反應(yīng)氣體總體積縮小;當(dāng)壓強(qiáng)相等時(shí),溫度越低,氨氣的含量越高,所以確定正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 答案:D 7.反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,在某一時(shí)間段中反應(yīng)速率與反應(yīng)過程的曲線關(guān)系如下圖,則氨的百分含量最高的一段時(shí)間是(　　) A.t0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4 D.t5~t6 解析:t1時(shí)刻,改變條件,平衡逆向移動(dòng),t3改變條件,平衡不移動(dòng),t4改變條件,平衡逆向移動(dòng),所以t0~t1時(shí)刻N(yùn)H3的百分含量最高。 答案:A 8.在一定條件下,進(jìn)入氨合成塔的混合氣體中氮?dú)獾捏w積占22%,氫氣的體積占78%,經(jīng)合成反應(yīng)達(dá)到平衡后,在相同溫度和壓強(qiáng)下,氣體體積縮小至原體積的95%,氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率接近于(　　) A.11.5% B.10.5% C.9.75% D.13.2% 解析:設(shè)混合氣體為100 L,反應(yīng)掉N2的體積為x。 　　N2　+3H2　　2NH3 開始(L) 22 78 0 平衡(L) 22-x 78-3x 2x 由題意:=95% 解得x=2.5 L α(N2)=100%=11.4%。 答案:A 9.工業(yè)合成氨是在一定條件下進(jìn)行的可逆反應(yīng): N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。其部分工藝流程如下: 請(qǐng)回答下列問題: (1)第②步除需要催化劑這個(gè)條件外,還需要的條件是　　 　。 (2)第①步操作中的原料氣的“凈化”目的是　, 第③步操作中的目的是　。 (3)工業(yè)合成氨反應(yīng)后可以通過降低混合氣體的溫度而使氨氣分離出來(lái)。這種分離物質(zhì)的方法的原理類似于下列哪種方法?　　　　　(填編號(hào))。 a.過濾 b.蒸餾 c.分液 d.萃取 你作出這個(gè)判斷的理由是　。 (4)可以用氯氣來(lái)檢驗(yàn)輸送氨氣的管道是否漏氣,如果漏氣則會(huì)有白煙生成。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 　。 解析:(2)原料氣中往往含有使催化劑中毒的物質(zhì),所以在進(jìn)行原料氣的反應(yīng)前,需要除掉其中的雜質(zhì);工業(yè)合成氨反應(yīng)后的混合氣體中既有氨氣,也有未反應(yīng)的氫氣、氮?dú)?所以為了提高原料氣的利用率,將未反應(yīng)的原料氣進(jìn)行重新利用,這樣可以提高經(jīng)濟(jì)效益。 (3)降低溫度,氨變?yōu)橐簯B(tài),從而進(jìn)行分離,所以與工業(yè)上利用的蒸餾類似,都是通過改變溫度,使物質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生變化而分離。 (4)2NH3+3Cl2N2+6HCl,生成的HCl又與NH3反應(yīng)生成NH4Cl小顆?！谉煯a(chǎn)生。 答案:(1)高溫、高壓 (2)防止催化劑中毒　提高原料利用率(或提高經(jīng)濟(jì)效益等) (3)b　通過溫度的改變而改變物質(zhì)的狀態(tài),達(dá)到分離的目的 (4)8NH3+3Cl26NH4Cl+N2 10.利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖如下: 依據(jù)上述流程,完成下列填空: (1)天然氣脫硫時(shí)的化學(xué)方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)n mol CH4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO 0.9n mol,產(chǎn)生H2　　　　 mol。(用含n的代數(shù)式表示) (3)K2CO3(aq)和CO2反應(yīng)在加壓下進(jìn)行,加壓的理論依據(jù)是　　　　　　。(填編號(hào)) A.相似相溶原理 B.勒夏特列原理 C.酸堿中和原理 (4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于　　　　　　(寫出CO2的一種重要用途)。 (5)整個(gè)流程有三處循環(huán),一是Fe(OH)3循環(huán),二是K2CO3(aq)循環(huán),請(qǐng)?jiān)谏鲜隽鞒虉D中標(biāo)出第三處循環(huán)(循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì))。 解析:(1)流程圖中已給出反應(yīng)物是H2S和Fe(OH)3,生成物是Fe2S3和H2O,CH4沒有參與反應(yīng),寫出化學(xué)方程式再配平即可。 (2)寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式:CH4+H2OCO+3H2,就很容易地看出產(chǎn)生H2應(yīng)為30.9n=2.7n mol。 (3)CO2為氣體,加壓有利于平衡右移,利用的是勒夏特列原理。 (4)此題考查了考生對(duì)CO2用途的記憶,寫任一種用途即可。 (5)合成氨反應(yīng)是一可逆反應(yīng),H2和N2的轉(zhuǎn)化率低,必須循環(huán)利用。 答案:(1)3H2S+2Fe(OH)3Fe2S3+6H2O　(2)2.7n　(3)B　(4)生產(chǎn)純堿(或作制冷劑等,其他合理答案也可以) (5) 11.工業(yè)上合成氨的原料之一——?dú)錃?有一種來(lái)源是石油氣,如丙烷。 (1)有人設(shè)計(jì)了以下反應(yīng)途徑(化學(xué)方程式未配平),假設(shè)反應(yīng)都能進(jìn)行,你認(rèn)為最合理的是(　　) A.C3H8C+H2 B.C3H8C3H6+H2 C.C3H8+H2OCO+H2 (2)按以上最合理的反應(yīng)途徑,理論上用1 mol丙烷最多可制得氨氣(　　) A.4 mol B.6.7 mol C.10 mol D.2.7 mol (3)該合理的反應(yīng)途徑最顯著的優(yōu)點(diǎn)是(　　) A.簡(jiǎn)單易行 B.制得的H2純度高 C.制得的H2產(chǎn)量高 D.可同時(shí)獲得大量熱量 解析:(1)要分析得出哪種反應(yīng)方式生成的H2最多,配平反應(yīng)的化學(xué)方程式如下: A.C3H83C+4H2。 B.C3H8C3H6+H2。 C.C3H8+3H2O3CO+7H2,生成的CO又能和H2O反應(yīng):CO+H2OCO2+H2。 當(dāng)C3H8均為1 mol時(shí),C選項(xiàng)的途徑中產(chǎn)生H2最多。 (2)C3H8+3H2O3CO+7H2 3CO+3H2O3CO2+3H2 N2+3H22NH3 由以上反應(yīng)可得C3H8~10H2,3H2~2NH3。 根據(jù)相關(guān)量,進(jìn)行計(jì)算: C3H8~10H2~2NH3 1 mol mol 所以1 mol C3H8最多可制得6.7 mol氨,應(yīng)選B。 答案:(1)C　(2)B　(3)C