高中化学鲁科版化学与技术主题一空气资源氨的合成单元测试 主题归纳提升

一、空气分离eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(方法——深冷分离、变压吸附分离、,膜分离,原理))二、合成氨工业合成氨eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(适宜条件的选择\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(目的：尽可能加快反应速率和提高反应进行的,程度依据：外界条件对化学反应速率和化学,平衡影响的规律,\a\vs4\al(适,宜,条,件)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(合成氨反应的特点：可逆，气体总体积,缩小的放热反应,\a\vs4\al(适宜,条件)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(500°C，铁触媒,20～50MPa,循环操作过程N2与H2浓度比,为1∶3)))))),合成氨工业简述\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原料：空气、燃料煤、天然气、石油、水,反应\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(H2Og＋Ceq\o(=,\s\up8(高温)\s\do8())CO＋H2,H2Og＋CO\o(=,\s\up8(催化剂),\s\do8(△))CO2＋H2,N2＋3H2\o(,\s\up8(高温、高压),\s\do8(催化剂))2NH3)),设备：氨合成塔,过程：原料气制备→净化→压缩→合成→分离))))三、硝酸的制法1．实验室制法硝酸盐与浓H2SO4微热：NaNO3(固)＋H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up8(△),\s\do8())NaHSO4＋HNO3↑2．工业制法氨的催化氧化法(1)原理：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up8(Pt),\s\do8(△))4NO＋6H2OΔH<02NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO(循环操作)(2)尾气处理：用碱液吸收NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O或2NO2＋Na2CO3=NaNO2＋NaNO3＋CO2氮的氧化物溶于水的计算问题或NO2与NO(非O2)的混合气体溶于水时可依据3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，利用气体体积变化差值进行计算。2．NO2和O2的混合气体溶于水时，由4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可知，当体积比V(NO2)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶1，恰好完全反应,>4∶1，NO2过量，剩余气体为NO,<4∶1，O2过量，剩余气体为O2))3．NO和O2同时通入水中时，其反应是：2NO＋O2=2NO24NO2＋O2＋2H2O=4HNO3总反应式为4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3当体积比V(NO)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶3，恰好完全反应,>4∶3，剩余NO,<4∶3，剩余O2))将盛有25mL一氧化氮、二氧化氮混合气体的量筒，倒立于水槽中，反应后气体体积缩小为15mL，则原混合气体中一氧化氮与二氧化氮的体积比是()A．2∶3 B．3∶2C．4∶1 D．1∶4【解析】应用反应前后气体体积之差计算。一氧化氮不溶于水，二氧化氮与水反应：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，由反应方程式可知3体积的NO2被水充分吸收后生成1体积NO，体积减少2体积，现由25mL缩小至15mL，气体体积减少了10mL，故原NO、NO2混合气体中NO2的体积为15mL，NO为25mL－15mL＝10mL；原混合气体中NO和NO2的体积比为10∶15＝2∶3。【答案】A化学反应中物质的两率及其应用1.反应物的转化率(1)定义：化学反应中某反应物的实际反应量与实际投入量之比(通常用百分数表示)叫做该反应物的转化率，即某反应物的转化率＝eq\f(该反应物的实际反应量,该反应物的实际投入量)×100%，反应物的转化率又叫做反应物的利用率。(2)反应物转化率的特性①反应物的转化率总是小于1。②某种反应物的转化率等于该物质中某种元素的转化率。③某反应物的转化率与该反应物的损失率之和为1。④在相关联的多步反应中，在各分步反应中保持元素质量守恒关系的几种反应物，其转化率的乘积等于某一种反应物的总转化率。2．生成物的产率(1)定义：化学反应中某生成物的实际生成量与理论生成量之比(通常用百分数表示)叫做该生成物的产率，即某生成物的产率＝eq\f(该物质的实际生成量,该物质的理论生成量)×100%。(2)生成物产率的特性①生成物的产率总是小于1。②生成物的产率跟与该生成物保持元素质量守恒的反应物的转化率相等。化学反应4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up8(高温))2Fe2O3＋8SO2中，实际投入FeS2t，实际反应t，实际生成SO2t，理论上生成SO2t，则：FeS2的转化率为________，SO2的产率为________。【解析】FeS2的转化率＝eq\ft,t)×100%＝80%，SO2的产率＝eq\ft,t)×100%＝80%。【答案】80%80%1．对于可逆反应：N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up8(高温、高压),\s\do8(催化剂))2NH3(g)(正反应为放热反应)，下列说法中正确的是()A．达到平衡后加入N2，当重新达到平衡时，NH3的浓度比原平衡的大，H2的浓度比原平衡也大B．达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应的速率，又提高了NH3的产率C．达到平衡后，缩小容器的体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率D．加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大了，逆反应速率减小了【解析】达到平衡后，加入N2平衡向正反应方向移动，NH3的浓度增大了，而H2的浓度会减小；达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡向逆反应方向移动，不利于NH3的生成；达到平衡后，缩小体积即增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，有利于提高H2的转化率；加入催化剂，能同等程度地增大正、逆反应速率，缩短反应达到平衡的时间。【答案】C2．盛满等体积NO和NO2的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应完毕后液面上升的高度是试管的()A．1/2 B．1/3C．2/3 D．5/6【答案】B3．如右图所示，试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物)，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管。当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的气体()A．可能是N2与NO2的混合气体B．可能是O2与NO的混合气体C．可能是NO与NO2的混合气体D．只可能是NO2一种气体【解析】试管中盛装的是红棕色气体，且能溶于水，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，故试管中一定含NO2；经过多次重复后，试管内完全被水充满，故试管中一定不含N2；但试管中可能还含有O2或NO。【答案】C4．用3molNH3氧化制备HNO3时，若NH3的转化率为60%，(其他过程完全转化)则制得HNO3的质量为()【导学号：28920233】A．63g B．113.4gC．126g D．189g【解析】由关系式：NH3～NO～NO2～HNO3可知，转化生成的n(HNO3)＝n(NH3)×60%＝3mol×60%＝mol。m(HNO3)＝63g·mol－1×mol＝113.4g。【答案】B5．无色混合气体中，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100mL甲气体依次经过下图实验的处理，结果得到酸性溶液且最终无剩余气体。则甲气体的组成为()A．NH3、NO2、N2 B．NH3、NO、CO2C．NH3、NO、CO2、N2 D．NO、CO2、N2【解析】通过浓H2SO4气体体积缩小，则一定含NH3，再通过Na2O2后，气体显红棕色，则一定有NO、CO2。最后无气体剩余，则一定无N2，原混合气体无色，则无NO2，故B项正确。【答案】B6．工业上常用氨氧化法生产硝酸，其过程包括氨的催化氧化(催化剂为铂铑合金丝网)、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸，请回答下列问题：(1)氨催化氧化的化学方程式为_____________________________________。(2)原料气中空气必须过量，其主要原因是___________________________________________________________________________________________。(3)将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是_____________________________________________________________________________________________。(4)水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应，其化学方程为________________。为了提高水对二氧化氮的吸收率，可采取的措施为_______________________________________________________________________________________________________________。(写出2种措施即可)【解析】(1)氨催化氧化的产物是一氧化氮和水，是工业生产硝酸获得一氧化氮的一步反应，化学方程式为4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up8(催化剂),\s\do8(高温))4NO＋6H2O。(2)根据化学平衡移动原理：增加原料气中空气的量，即加大了氧气的量可以使平衡向右移动，提高氨的转化率和一氧化氮的生成率。(3)在氨催化氧化时，将铂铑合金做成薄丝网，可以增大单位质量的催化剂与反应物的接触面积，让反应更充分。(4)水吸收二氧化氮生成硝酸的反应为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，该反应放热，可以使平衡向右移动的方法是加压、降温或及时把生成的硝酸移走。【答案】(1)4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up8(催化剂),\s\do8(高温))4NO＋6H2O(2)增加O2的量使平衡右移，提高NH3的转化率和NO的产率(3)增大单位质量的催化剂与反应物的接触面积(4)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO加压、降温、及时移走生成的硝酸等7．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)从图中选择制取气体的合适装置：氮气____________、氢气______________(填字母)。(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)将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，同时将经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－、______、________等离子。【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、氢气两种气体(4)氨的氧化反应是一个放热反应有红棕色气体产生(5)4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up8(催化剂),\s\do8(高温))4NO＋6H2O(6)NHeq\o\al(＋,4)NOeq\o\al(－,3)8．下图是工业生产硝酸的流程。合成塔中内置铁触媒，氧化炉中内置Pt­Rh合金网。请回答下列问题：(1)1908年化学家哈伯在实验室首次合成了氨。2023年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程。示意图如下：分别表示N2、H2、NH3。图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面，图②和图③的含义分别是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)合成氨反应的化学方程式为N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up8(高温、高压),\s\do8(催化剂))2NH3(g)，写出该反应的化学平衡