2022新课标同步导学化学练习《人工固氮技术——合成氨》(人教版选修2).docx

第1单元课题2(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)一、选择题1合成氨所需的原料是()水空气焦炭铁触媒ABCD全部【解析】铁触媒是合成氨的催化剂，不属于原料。【答案】C2合成氨工业中控制的反响条件应()A温度越高越好B压强越大越好C混合气体中氢气含量越高越好D所选的催化剂活性越大越好【解析】工业合成氨的热化学方程式：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，似乎压强越大就越有利于平衡向合成氨的方法移动，温度越高到达平衡的时间就越短，易错选A或B。实际上在合成氨的工业生产中，压强不能太大，否那么能耗太高，并且对设备的要求高。而根据化学平衡移动原理，此反响温度越低越有利于平衡向正方向移动，但温度太低，那么催化剂的催化活性不能很好地发挥，反响速率太慢；为解决上述矛盾，一般选择使催化剂活性最大时的温度。【答案】D3为了进一步提高合成氨的生产效率，科研中具有开发价值的是()A研制高温下活性较大的催化剂C研制低温下活性较大的催化剂D研制耐高温高压的新型材料建造合成塔【解析】合成氨的反响是放热反响，降低温度有利于提高合成氨的生产效率。【答案】C4焦炭、一氧化碳和烃类化合物都能与水反响产生合成尿素的原料氢气和二氧化碳，从充分利用原料的角度考虑，用以下物质生产H2和CO2最为适宜的是()AC BCOC天然气 D石脑油(C5H12、C6H14)【解析】生产出的H2用于合成NH3：N23H22NH3再由NH3与CO2合成尿素。由此，可找出H2与CO2的关系式：3H22NH3CO2。分别写出备选项中各物质与H2O反响的化学方程式：A项CH2OH2CO，COH2OH2CO2总反响方程式为：C2H2O2H2CO2；B项COH2OH2CO2；C项CH42H2O4H2CO2；D项C5H1210H2O16H25CO2，C6H1412H2O19H26CO2。产物中，n(H2)n(CO2)最接近31的最适宜。【答案】D5以下有关合成氨工业的说法中，正确的选项是()A从合成塔出来的混合气体中，氨气占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低B由于氨易液化，N2和H2在实际生产中循环使用，所以总体来说，氨的产率很高C合成氨工业的反响温度控制在500 ，目的是使化学平衡向正反响方向移动D我国合成氨厂采用的压强是1030 MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大【解析】虽然从合成塔出来的混合气体中NH3只占15%，但由于原料气N2和H2循环使用和不断别离出液氨，所以生产NH3的效率还是很高的，因此A项不正确。控制反响温度为500 ，一是为了使反响速率不至于很低，二是为了使催化剂活性最大，因此，C选项不正确。增大压强有利于NH3的合成，但压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，我国的合成氨厂一般采用11073107Pa，但这并不是因为该压强下铁触媒的活性最大，因此，D选项不正确。【答案】B6反响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响速率几乎无影响的是()增加C的量将容器的体积缩小一半保持体积不变，充入N2使体系压强增大保持压强不变，充入N2使容器体积变大ABCD【解析】增加固体的量，恒容时充入与反响无关的气体，都对反响速率无影响。相当于减压，反响速率减小。【答案】C7对于可逆反响N2(气)3H2(气)2NH3(气)H0，以下说法正确的选项是()A到达平衡时反响物和生成物浓度一定相等B到达平衡后参加氨气，重新到达平衡时，氨气的浓度比原平衡时大C到达平衡时，升高温度加快了吸热反响的速率，降低了放热反响的速率，所以平衡向逆反响的方向移动D参加催化剂可以缩短到达平衡的时间，这是因为加快了正反响的速率，而减慢了逆反响的速率【解析】往往错选C、D，原因：对升高温度可以使平衡向吸热反响方向移动的原因认识不清；对使用催化剂可缩短到达平衡所用时间的原因认识不清；正确选项为B。【答案】B8合成氨工业对国民经济和社会开展具有重要的意义。对于密闭容器中的反响：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如以下列图所示。以下表达正确的选项是()A点a的正反响速率比点b的小B点c处反响到达平衡C点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样D其他条件不变，773 K下反响至t1时刻，n(H2)比上图中d点的值大【解析】选项A，在ab段可逆反响向正反响方向进行，随着反响的进行，反响物浓度在减小，正反响速率在降低，应选项A不正确；选项B中，c点时NH3、H2的物质的量仍在变化，故未到达化学平衡；选项C中，t1时刻和t2时刻都处于同样的化学平衡状态，那么n(N2)不变，故C不正确；选项D中，由于正反响是一个放热反响，升高温度化学平衡向逆反响方向移动，故平衡时n(H2)比题图中d点的值要大，应选项D正确。【答案】D9实验室合成氨装置如以下列图所示，那么以下说法中错误的选项是()A装置甲的作用之一是枯燥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：枯燥气体；观察气体逸出速率便于控制比例；使气体混合均匀。【答案】B10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%，经合成反响到达平衡后，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】设混合气体为100 L，反响掉N2的体积为x。N23H22NH3开始(L) 22 78 0平衡(L) 22x783x2x由题意：95%解得x2.5 L(N2)100%11.4%。【答案】A二、非选择题11.农作物生长发育需要大量的氮养分，除了可用人工固氮方法(合成氨)获得氨态氮外，自然界雷电现象也是一种固氮途径，经由雷电固定的氮是硝态氮(硝酸或硝酸盐形式)，写出氮气转化为硝酸的化学方程式_，_，_。【解析】电闪雷鸣的雨天，会产生放电现象，使空气中的氮气和氧气反响生成了一氧化氮，一氧化氮又被氧气氧化成二氧化氮。二氧化氮在雨水中与水反响生成硝酸。【答案】N2O22NO2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO12：N2(g)3H2(g)2NH3(g)(正反响为放热反响)，2SO2(g)O2(g)2SO3(g)(正反响为放热反响)。请答复以下问题：(1)从影响化学反响速率和化学平衡的因素分析，要有利于NH3和SO3的生成，理论上应采取的措施是_。实际生产中采取的措施是_。(2)在合成氨的工业生产中，要别离出氨，目的是_；而合成SO3的过程中，那么不需要别离出SO3，原因是_。【解析】工业上合成SO3与合成氨的最大不同之处是该反响是在常压下进行的，原因是在常压下该反响向生成SO3的方向进行的程度已经很大，采用高压虽能使平衡向生成SO3方向移动，但产生高压既需要动力又对反响容器耐压性有较高要求，综合生产本钱和经济效益两方面因素，实际生产时，在常压下进行最合理。【答案】(1)适当温度、高压、催化剂合成氨：适当温度、高压、催化剂；合成SO3：适当温度、常压、催化剂(2)减小生成物的浓度，使平衡向生成NH3的方向移动该反响向生成SO3的方向进行的程度较大，到达平衡后SO2剩余量较少，故不需要别离SO313某研究性学习小组利用以下材料来探究NH3的复原性，局部实验装置如以下列图。材料一NH3是强复原剂，能将某些金属氧化物复原为金属单质或低价态的氧化物。如：2NH33CuO3CuN23H2O；材料二Cu在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化复原反响生成Cu2和Cu，Cu2O2H=Cu2CuH2O。请答复以下问题：(1)在实验室里，该学习小组设计以下制取纯洁枯燥氨气的方案，简易、可行的最正确方案是_。A加热氯化铵固体，再通过碱石灰B在N2和H2的混合气体中参加铁触媒，并加热至500 ，再通过碱石灰C加热浓氨水，再通过碱石灰D在生石灰中参加浓氨水，再通过碱石灰(2)为证明NH3复原CuO的反响中有水生成，B中应放入的试剂是_。(3)当观察到_(填现象)，即说明A中的反响已经完成。(4)该小组欲用体积比为14的稀硫酸作试剂，检验反响是否有Cu2O固体生成。现用98%的浓硫酸配制14的稀硫酸，所需的玻璃仪器除了胶头滴管外还有_。可证明复原产物中含有Cu2O的操作及现象是_。(5)请写出A中生成Cu2O的化学方程式_。(6)假设用定量的方法测定该反响是否生成Cu2O，最简便且准确的方法是_。【解析】假设加热氯化铵生成的氯化氢气体与氨气继续反响生成氯化铵固体，很难使气体放出，而利用氮气和氢气反响条件太复杂，C、D都可以快速制取氨气，而C用料更简单。反响为通入氨气复原氧化铜，根据固体的颜色变化可以判断反响进行的程度。根据Cu在酸性溶液中的不稳定性来判断。【答案】(1)C(2)无水硫酸铜(3)A中固体由黑色完全变为红色(4)烧杯、量筒、玻璃棒参加硫酸后溶液呈蓝色(其他合理答案也可)(5)2NH36CuO3Cu2ON23H2O(6)称量反响前后装置A中固体的质量14实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：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响制取氮气。(1)从上图中选择制取气体的适宜装置：氮气_、氢气_。(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)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，_(“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)反响结束后锥形瓶内的溶液中含有H、OH、_、_。【解析】此题是考查氨的合成和氨催化氧化的实验题。制取氮气用氯化铵溶液和亚硝酸钠溶液加热反响生成，应选a装置，制取氢气用锌与稀硫酸反响，不用加热，选b装置。甲装置的作用是混合氮气、氢气，枯燥气体，控制氮气和氢气的流速。从氨合成器中出来的气体主要是氮气和氢气，通入水中吸收氨气，因为氮气、氢气难溶于水，不会倒吸。氨的催化氧化是一个放热反响，铂丝保持红热，锥形瓶中发生以下反响：4NH35O24NO6H2O,2NOO2=2NO2有红棕色气体产生，3NO2H2O=2HNO3NO，HNO3NH3=NH4NO3。【答案】(1)ab(2)枯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、氢两种气体(4)氨的氧化反响是一个放热反响有红棕色气体产生(5)4NH35O2 4NO6H2O(6)NH4NO3