高中化学 空气资源 氨的合成综合检测 鲁科版选修2(1).doc

主题1空气资源氨的合成(时间：60分钟分值：100分)一、选择题(本题包括12小题，每小题5分，共60分)1工业上用氢气和氮气合成氨，氢气的主要来源是()a水和燃料b电解水c锌和稀硫酸反应 d液化空气【解析】b、c项生产h2成本太高，不符合实际；d项液化空气得n2；a项正确。【答案】a2合成氨工业有下列生产流程，其先后顺序为()原料气制备氨的合成原料气净化和压缩氨的分离a bc d【解析】合成氨工业流程顺序：原料气制备原料气净化和压缩氨的合成氨的分离。【答案】b3加压法吸收no2主要因为3no2h2o2hno3no的反应是()a可逆反应 b放热反应c氧化还原反应 d气体总体积缩小的反应【解析】3no2h2o2hno3no是气体总体积缩小的反应，加压使平衡正向移动，增大no2的转化率。【答案】d4硝酸工业中氧化炉中发生的化学反应是()a3no2h2o=2hno3nob2noo2=2no2c4nh35o24no6h2odna2co32no2=nano3nano2co2【解析】氧化炉中发生的主要反应是nh3的催化氧化。【答案】c5下列有关浓硝酸的叙述中，错误的是()a是无色液体，但常因含少量的fe3而呈黄色b锌与硝酸反应不能制得氢气c可溶解绝大部分金属，却可放在铁制容器中d是具有不稳定性的挥发性的强酸【解析】依据硝酸的物理性质和化学性质。浓硝酸通常呈黄色是由于no2溶于硝酸中的原因；硝酸能和绝大多数金属反应，但被还原的元素是氮而不是氢，冷的浓硝酸能使铁、铝钝化，铁制容器或铝制容器可用于盛放浓硝酸。【答案】a6合成氨所用的h2可由煤与水反应制得，其中有一步反应为co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)h0，欲提高co的转化率可采用的方法有：降低温度；增大压强；使用催化剂；增大co的浓度；增大水蒸气的浓度，其中正确的组合是()a bc d【解析】该反应是一个气体总体积不变的放热反应，欲提高co的转化率，可设法使化学平衡向正反应方向移动，显然降低温度可以满足这一要求；增加水蒸气的浓度，平衡向正反应方向移动，co的转化率也可以增大；若增加co的浓度，平衡虽然向右移动，但co的总量增大，其转化率反而减小。增大压强和使用催化剂只能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，而与平衡时co的转化率无关。【答案】b7实验室合成氨装置如图所示，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、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进行氨的催化氧化实验时，铂丝不能接触氨水是因为()a铂丝的温度高，接触氨水会使氨气大量蒸发b红热的铂丝将会和氨发生反应，使铂丝腐蚀c防止铂丝温度降低，不起催化作用d防止爆炸【解析】氨的催化氧化是在催化剂存在的条件下加热，而铂丝很细，本来蓄热就少，若再与液体接触，温度降低，即使有催化剂存在也不发生反应。【答案】c9某工厂用caso4、nh3、h2o、co2制备(nh4)2so4，其工艺流程如下图所示，下列推断不合理的是()a设计工艺流程时也可以先通入co2后通入nh3b生成1 mol (nh4)2so4至少消耗2 mol nh3cco2可被循环使用d往甲中通入co2有利于(nh4)2so4生成【解析】由元素守恒可判断b项正确；从流程图中可看出，反应过程中需用co2，而caco3煅烧过程中产生co2，因此co2可循环使用，c项正确；甲中含有足量的nh3，通入co2，生成caco3，有利于生成(nh4)2so4，d项正确；co2在caso4悬浊液中溶解度很小，故不能先通入co2，a项错误。【答案】a10在一定条件下，进入氨合成塔的混合气体中氮气的体积占22%，氢气的体积占78%，经合成反应达到平衡后，在相同温度和压强下，气体体积缩小至原体积的95%，氮气的转化率接近于()a11.5% b10.5%c9.75% d13.2%【解析】设混合气体的体积为100 l，反应掉n2的体积为x。n23h22nh3开始 22 l 78 l 0平衡 22 lx 78 l3x 2x由题意：95%解得x2.5 l(n2)100%11.4%。【答案】a11在相同温度下，有相同体积的甲、乙两容器，甲容器中充入1 g n2和1 g h2，乙容器中充入2 g n2和2 g h2。下列叙述中，错误的是()a化学反应速率：乙甲b平衡后n2的浓度：乙甲ch2的转化率：乙甲d平衡混合气中h2的体积分数：乙甲【解析】乙容器中反应物浓度大，反应速率快；假设开始时乙的容器体积是甲的两倍，则甲与乙达到相同平衡，再将乙容器体积压缩至与甲相等，在此过程中平衡向正反应方向移动，即n2、h2的转化率增大，体积分数减小；因为压缩时乙中各物质浓度是甲中的二倍，平衡移动虽然使n2、h2浓度减小，但仍比甲大。【答案】d12在一定温度、压强下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中nh3的体积分数为25%。若反应前后的温度、压强保持不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是()a15b14c13 d12【解析】同温、同压下，气体的体积之比等于气体的物质的量之比。设平衡时混合气体的物质的量为100 mol，则nh3为25 mol，n2和h2的物质的量之和为75 mol，根据反应方程式可知，生成25 mol nh3，气体的总物质的量减小25 mol，所以反应前气体的总物质的量为125 mol，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是15。【答案】a二、非选择题(本题包括4小题，共40分)13(10分)工业合成氨是在一定条件下进行的可逆反应：n2(g)3h2(g)2nh3(g)。其部分工艺流程如下：请回答下列问题：(1)第步除需要催化剂这个条件外，还需要的条件是_。(2)第步操作中的原料气的“净化”目的是_，第步操作中的目的是_。(3)工业合成氨反应后可以通过降低混合气体的温度而使氨分离出来。这种分离物质的方法的原理类似于下列哪种方法？_(填编号)。a过滤 b蒸馏c分液 d萃取你作出这个判断的理由是_。(4)可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气，如果漏气则会有白烟生成。该反应的化学方程式为_。【解析】(2)原料气中往往含有使催化剂中毒的物质，所以在进行原料气的反应前，需要除掉其中的杂质；工业合成氨反应后的混合气体中既有氨气，也有未反应的氢气、氮气，所以为了提高原料气的利用率，将未反应的原料气进行重新利用，这样可以提高经济效益。(3)降低温度，氨变为液态，从而进行分离，所以跟蒸馏类似，都是通过改变温度，使物质的状态发生变化而分离。(4)2nh33cl2=n26hcl，生成的hcl又与nh3反应生成nh4cl小颗粒，产生白烟。【答案】(1)500 、2050 mpa(2)防止催化剂中毒提高原料利用率(或提高经济效益等)(3)b通过温度的改变而改变物质的状态，达到分离的目的(4)8nh33cl2=6nh4cln214(10分)(2013青岛高二质检)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_等方法，h2可采用上述反应，其化学方程式为_。(2)对于合成氨n23h22nh3h0，其中n2与h2体积比高于13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反应的量的原因是_。(4)反应的化学方程式为_。(5)发生反应生成c8h18的化学方程式为_。【解析】(1)由空气中获得n2，去掉o2，可采用深冷分离空气或变压吸附或膜分离等方法。制取h2的反应为ch42h2oco24h2；(2)由于原料气h2的制取比n2成本高，为了使h2的转化率提高，可提高n2的加入量，故n2与h2体积比高于13；及时分离nh3，使化学平衡向右进行，可以使nh3冷却液化分离；(3)由于nh3转化为hno3的过程中发生了反应：3no2h2o=2hno3no及各步反应有损失，一般应为制hno3时nh3用量较大；(4)根据反应条件信息及元素守恒，反应应为：co22nh3co(nh2)2h2o；(5)根据反应条件信息及元素守恒，反应应为：8co17h2c8h188h2o。【答案】(1)深冷分离变压吸附ch42h2oco24h2(2)制h2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(3)由于nh3转化为hno3的过程中，发生3no2h2o=2hno3no及各步反应有损失，制hno3的nh3用量应较大(4)co22nh3co(nh2)2h2o(5)8co17h2c8h188h2o15(10分)某硝酸厂附近的空气主要污染物为氮的氧化物。为了保护环境和综合利用，可采用氨碱两级吸收法。此法兼有碱吸收和氨吸收两方法的优点，其吸收工艺流程如下：(1)排空物质的主要成分为_。(2)进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是_。(3)从吸收塔排出的混合液用途之一为_。空气的主要污染物为硫的氧化物和氮的氧化物。研究人员设计了同时净化废气中二氧化硫和氮的氧化物的方法，将其转化为硫酸和硝酸，工艺流程如下：各室中发生的反应如下：a氧化室：no2(g)so2(g)h2o(l)=h2so4(l)no(g)ha kjmol1b消除室：no(g)no2(g)=n2o3(g)hb kjmol1n2o3(g)2h2so4(l)=2nohso4(s)h2o(l)hc kjmol1c分解室：4nohso4(s)o2(g)2h2o(l)=4h2so4(l)4no2(g)hd kjmol1回答下列问题：(4)和分别为(写化学式)_、_。(5)写出so2、o2和h2o反应生成h2so4的热化学方程式：_。【解析】在第一个流程图中，液氨经缓冲器后汽化，与含有n2、o2、nox的空气混合，部分nh3与nox反应，将n2、o2排空而nh3、nox用碱液吸收生成亚硝酸盐和硝酸盐，其中铵盐可作肥料，nano2可作建筑中水泥掺加剂、食品防腐着色剂等。在第二个流程图中，so2与no2在氧化室中反应，由分解室循环过来的为no2，no与no2在消除室内化合，再被h2so4转化，由分解室补充过来的为h2so4。净化含so2和nox(no、no2)的废气，得到了硫酸和硝酸。最后一问，要得出so2、o2、h2o反应生成h2so4的热化学方程式，要消去no2、no、n2o3、nohso4等物质。将题中4个反应由上至下编为、，由()2得：2so2(g)o2(g)2h2o(l)=2h2so4(l)h(2a2b2cd)kjmol1。【答案】(1)n2、o2(只填n2也算对)(2)使氨气和大气充分混合(3)作肥料(其他合理答案也可)(4)no2h2so4(5)2so2(g)o2(g)2h2o(l)=2h2so4(l)h(2a2b2cd)kjmol116(10分)以天然气为原料合成尿素的主要步骤如图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出)：请填写下列空白：(1)已知0.5 mol甲烷与0.5 mol水蒸气在t c、p kpa时，完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气)，吸收a kj热量，该反应的热化学方程式是_。(2)在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：将生成的氨从混合气体中及时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。请运用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由：_。(3)当甲烷合成氨气的转化率为75%时，以5.60107 l甲烷为原料能够合成_l氨气。(假设体积均在标准状况下测定)(4)已知尿素的结构简式为，请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式：_；_。【解析】(1)因0.5 mol甲烷与0.5 mol水蒸气完全反应生成一氧化碳和h2吸收了a kj热量，则1 mol甲烷与1 mol水蒸气反应需吸收2a kj的热量，所以该反应的热化学方程式为ch4(g)h2o(g)co(g)3h2(g)h2a kjmol1。(2)n2与h2合成nh3的反应(n23h22nh3)是一个可逆反应，在该反应中，补充氮气和氢气有利于增大反应速率，分离氨和补充氮气与氢气