20172018学年高中化学鲁科版选修2主题1课题2氨的工业合成作业Word版含

学业分层测评(二)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．合成氨工业上采纳循环操作主若是为了()A．加速反应速率B．提高NH3的均衡浓度C．降低NH3的沸点D．提高N2和H2的利用率【分析】循环操作后增大了反应物N2和H2的浓度，加速了反应速率，提高了NH3的均衡浓度，但主若是提高N2和H2的利用率，不至于浪费原料。【答案】D2．合成氨过程中为提高原料氢气的转变率而所采纳的以下措施中不正确的选项是()A．不停将NH3分别出来B．使用过分的N2C．采纳高温D．采纳高压【分析】由N＋3H3的特色可知，高温均衡左移不利于提高H的转变率。高压222和减小NH3的浓度均使均衡右移。使用过分的N2有益于提高H2的转变率。【答案】C3．对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施以高压，以下表达中正确的选项是()A．都能提高反应速率，都对化学均衡无影响B．都对化学均衡状态有影响，都不影响达到均衡状态所用的时间C．都能缩短达到均衡状态所用的时间，只有压强对化学均衡状态有影响D．催化剂能缩短反应达到均衡状态所用的时间，而压强无此作用【分析】对化学反应N＋3H，催化剂只好提高反应速率，使反应达到均衡状223态所用的时间缩短，不可以使化学均衡发生挪动。高压能提高反应速率，使反应达到均衡状态所用的时间缩短，也能使化学均衡向生成NH3的反应方向挪动。【答案】C4．已知焦炭、一氧化碳和烃类化合物都能与水反应产生合成尿素[CO(NH)]的原料——22氢气和二氧化碳，从充分利用原料的角度考虑，用以下物质生产H和CO最为适合的是()22A．CB．COC．天然气D．石脑油(C5H12、C6H14)【分析】生产出的H用于合成NH，N＋3H高温、高压2NH。再由NH与CO合成2322催化剂332尿素。由此，可找出H与CO的关系式：3H～2NH～CO。22232分别写出备选项中各物质与H2O反应的化学方程式：催化剂A项C＋H2O=====H2＋CO，CO＋H2O===H2＋CO2总反应方程式为：C＋2H2O===2H＋CO2；B项高温催化剂

高温

高温CO＋H2O=====H2＋CO2；C项

CH4＋2H2O=====4H2＋CO2；D项

C5H12＋10H2O=====16H2＋5CO2，C6H14＋高温高温12H2O=====19H2＋6CO2。产物中，

n(H2)

∶n(CO2)最凑近

3∶1的最适合。【答案】D5．反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，以下条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()①增添C的量②将容器的体积减小一半③保持体积不变，充入N2使系统压强增大④保持压强不变，充入N2使容器体积变大A．①④

B．②③C．①③

D．②④【分析】

增添固体的量、恒容时充入与反应没关的气体，都对反应速率无影响。④相当于减压，反应速率减小。【答案】C6．合成氨反应达到均衡时，氨气的百分含量与温度、压强的关系以以下图。依据此图，判断合成氨工业最有前程的研究发展方向是()A．研究耐高压的合成塔B．研制低温催化剂C．提高分别技术D．探究不用氢氮合成氨的新门路【答案】B7．用焦炭、空气、水为原料制备NH3，则参加反应的焦炭与产品氨气之间的物质的量之比为()A．3∶4B．3∶2C．2∶3D．1∶2【分析】高温高温高温、高压由反应：C＋H2O(g)=====CO＋H2，CO＋H2O(g)=====CO2＋H2，N2＋3H2=========2NH3催化剂4可得：C～2H2～3NH3。【答案】A8．合成氨工业对公民经济和社会发展拥有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H23(g)，673K、30MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系以以下图。以下表达正确的选项是()A．点a的正反应速率比点b的小B．点c处反应达到均衡C．点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样样D．其余条件不变，773K下反应至t1时刻，n(H2)比上图中d点的值大【分析】选项A，在ab段可逆反应向正反应方向进行，跟着反应的进行，反应物浓度在减小，正反应速率在降低，故A项不正确；选项B中，c点时NH3、H2的物质的量仍在变化，故未达到化学均衡；选项C中，t1时刻和t2时刻都处于相同的化学均衡状态，则n(N2)不变，故C不正确；选项D中，因为正反应是一个放热反应，高升温度化学均衡向逆反应方向挪动，故均衡时n(H2)比题图中d点的值大，故D项正确。【答案】D9．将V1L的H2和V2L的N2在必定条件下发生反应，达到均衡后，混杂气体整体积为V3L(气体体积均在相同条件下测定)，则生成NH3的体积是()A．(V1＋V2＋V3)LB．(V1＋V2－V3)LC．(V1＋V2－2V3)LD．[V3－(V1＋V2)]L【分析】依据差量法计算。由N2＋3H23，可知NH3～V(减少)，因V＝(V1＋V2－V3)L，故V(NH3)＝V＝(V1＋V2－V3)L。【答案】B[能力提高]10．以以下图“合成氨”的演示实验(夹持仪器均已省略)。在Y形管的一侧用Zn粒和稀H2SO4反应制取H2，另一侧用NaNO2固体和NH4Cl饱和溶液反应制取N2，N2和H2混杂后经过还原铁粉来合成NH3，再将产生的气体通入酚酞试液中，若酚酞试液变红，则说明产生了氨气。某课外活动小组经过查阅资料和多次实验，获取了以下信息：信息一：NaNO2固体和饱和NH4Cl溶液混杂加热的过程中发生以下反应：△①NaNO2＋NH4Cl=====NH4NO2＋NaCl△②NH4NO2=====NH3↑＋HNO2△2HNO=====N2O3↑＋H2O△2NH3＋N2O3=====2N＋3H2O信息二：查阅资料，不一样体积比的N2、H2混杂气体在相同实验条件下合成氨，使酚酞试液变红所需要的时间以下：223∶11∶11∶31∶55∶1的体积比酚酞变红色7～86～73～49～108～9所需时间/min据此回答以下问题：(1)Y形管左边管中发生反应的离子方程式__________________________________________________________________________________________。(2)铁粉撒在石棉绒上的目的是___________________________________________________________________________________________________。(3)课外活动小组的同学们以为，该实验中即便酚酞变红也不可以说明N和H反应合成了22NH3，得出此结论的原由是。请你另设计一个简单的实验考据你的原由________________________________________________________________________。欲解决这一问题，可以采纳以下图中的________装置连接在原装置中的________和________之间。(4)在上述实验过程中，为赶忙观察到酚酞试液变红的实验现象，

应当控制

N2和

H2的体积比为_______比较适合；但该装置还难以实现此目的，原由是_____________________________________________________________________。实验过程中通入试管C中的气体成分有________。【分析】(1)依据Y形管右边管需加热，说明右边管反应制取N2，左边管反应制取H2。铁粉撒在石棉绒上的目的是增大与混杂气体的接触面积，从而提高催化效率，增大反应速率。(3)因为NH4NO2分解可产生NH3，所以不可以证明N2和H2反应生成了NH3。直接将Y形管中混合气体通入酚酞试液，若试液变红，则原由成立，不然原由不成立。在A、B之间加一个除NH3的装置，消除了NH3的搅乱。(4)由表可知V(N2)∶V(H2)＝1∶3时，反应最快，在Y形管中，没法控制气体的体积。(5)气体成分中有生成的NH，同时还有未反应的N、H。322【答案】＋2＋2(1)Zn＋2H===Zn＋H↑增大混杂气体与催化剂的接触面积，使反应进行得更快(3)从分步反应可知，产生N2的过程中，有可能直接产生氨气接通入酚酞试液，若试液变红，则说明原由成立；不然，说明原由不成立

将混杂加热产生的气体直③AB(4)1

∶3没法控制通入

B中

N2和

H2的体积比(5)NH3、N2、H211．合成氨工业的主要反应为：

N2(g)

＋3H2

3(g)(

正反应为放热反应

)，回答下列问题。(1)原料

N2不可以用空气取代，而一定用纯

N2，这是因为

__________________。H2来自水和焦炭，有关的化学方程式为：

_____________________________________________________________________________________________

。原料气体一定经过净化的原由是

___________________________________。在合成塔中合成氨要在高温、高压和有催化剂的条件下进行，试分析各反应条件的作用：温度(500℃)__________________________________________________________________________________________________________。压强(5×107Pa)___________________________________________________。催化剂(铁触媒)__________________________________________________。从合成塔里出来的混杂气体中含15%的氨。①若N和H的转变率相等，则转变率为________。22②工业上采纳________法将氨分别出来。【分析】(3)利用“三段式”进行分析。因为N2和H2转变率相等，则两者初步投料物质的量比为1∶3。N(g)＋3H322初步(mol)130转变(mol)x3x2x均衡(mol)1－x3－3x2x2x则4－2x×100%＝15%，解得x＝0.261，0.261mol转变率为×100%＝26.1%。1mol高温【答案】(1)空气中的O2与H2混杂加热会发生爆炸C(s)＋H2O(g)=====CO(g)＋H2(g)，催化剂CO(g)＋H2O(g)=====CO2(g)＋H2(g)除去原料气中的杂质，防范催化剂中毒△(2)加速反应速率，缩短达到均衡的时间且催化剂在此温度下活性最大既加速反应速率，也能促使均衡向正反应方向挪动，提高NH3在均衡混杂物中的百分含量加速反应速率，缩短达到均衡的时间(3)①26.1%②冷凝12．氨是重要的氮肥，是产量较大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术称为哈伯法，是德国人哈伯在1905年发明的，其合成原理为：223H＝－92.4kJ·mol－11918年诺贝尔化学N(g)＋3H(g)，他所以获取了奖。试回答以下问题：(1)合成氨工业中采纳的以下措施可用勒·夏特列原理解说的是________。A．采纳较高压强(20～50MPa)B．采纳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系统中分别出来，节余N2和H2循环到合成塔中，并增补N2和H2以下图是实验室模拟工业合成氨的简单装置，简述检验有氨气生成的方法：____________________________________________________________________。(3)在

298K

时，将

10molN

2和

30molH

2通入合成塔中，放出的热量小于

924kJ

，原因是________________________________________________________________________________________________________________________。(4)1998年希腊亚里斯多德大学的Marmellos和Stoukides采纳高质子导电性的

SCY陶瓷＋(能传达H)，实现了高温、常压下高转变率的电化学合成氨。其实验装置以以下图，则其阴极的电极反应式为__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【分析】(1)勒·夏特列原理只解说均衡挪动问题。(2)依据氨的性质进行检验。(3)合成氨的反应是可逆反应。(4)依据合成氨反应中的氧化剂、电解池中阴极反应特色及电解质成分进行分析。【答案】(1)AD用湿润的红色石蕊试纸放在管口处，若试纸变蓝则说明有氨气生成该反应是可逆反应，10molN2与30molH2不行能完整反应，所以放出的热量小于10×92.4kJ＝924kJ(4)N2＋6H＋＋6e－===2NH313．Ⅰ.合成氨工业对化学的国防工业拥有重要意义。写出氨的两种重要用途__________________________________________________________________。Ⅱ.实验室制备氨气，以下方法中适合采纳的是________________。①固态氯化铵加热分解②固体氢氧化钠中滴加浓氨水③氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热④固态氯化铵与氢氧化钙混杂加热Ⅲ.为了在实验室利用工业原料制备少许氨气，有人设计了以下装置(图中夹持装置均已略去)。[实验操作]①检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、e。在A中加入锌粒，向长颈漏斗注入必定量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e，则A中有氢气发生。在F出口处采集氢气并检验其纯度。②关闭弹簧夹c