2022年高中化學 主題1 空氣資源 氨的合成 課題2 氨的工業(yè)合成教案 魯科版選修2

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1、2022年高中化學 主題1 空氣資源 氨的合成 課題2 氨的工業(yè)合成教案 魯科版選修2 ●課標要求 1．了解合成氨的主要原理、原料、重要設備、流程和意義。 2．認識催化劑的研制對促進化學工業(yè)發(fā)展的重大意義。 ●課標解讀 1.能根據(jù)合成氨反應的特點，依據(jù)勒·夏特列原理選擇適合氨合成的反應條件。 2．明確合成氨工業(yè)流程以及各設備的作用或反應原理。 ●教學地位 合成氨工業(yè)是《課程標準》中明確要求的內容，也是高考的高頻考點，尤其是化學平衡移動原理在合成氨反應中的應用。合成氨適宜條件的選擇、工藝流程中各環(huán)節(jié)的操作等更是高考的熱點。 ●新課導入建議 ●教學流程設計 課前預習

2、安排：看教材P6－10，填寫[課前自主導學]，并完成[思考交流]。?步驟1：導入新課， 本課時教學地位分析。?步驟2：建議對[思考交流]進行提問，反饋學生預習效果。?步驟3：師生互動完成探究1，可利用[問題導思]①、②、③的設問作為主線。 ? 步驟7：通過[例2]和教材P8－10“如何獲得大量廉價的原料氣”講解研析，對“探究2、合成氨的生產工藝及原料氣的制備”中注意的問題進行總結。?步驟6：師生互動完成“探究2”，利用[問題導思]①、②、③的設問作為主線。?步驟5：指導學生自主完成[變式訓練1]和[當堂雙基達標]第1、2、5題。?步驟4：通過[例1]和教材P6－8“探究合成氨的最佳條件”

3、的講解研析，對“探究1、合成氨條件的選擇”中注意的問題進行總結。 ? 步驟8：指導學生自主完成[變式訓練2]和[當堂雙基達標]中的3、4題。?步驟9：引導學生自主總結本課時知識框架，然后對照[課堂小結]。安排課下作業(yè)完成[課后知能檢測]。 課　標　解　讀 重　點　難　點 1.認識合成氨的反應原理和特點，并能依據(jù)化學反應速率和化學平衡原理綜合考慮合成氨生產中的相關因素，選擇合成氨反應的最佳條件。 2.知道獲得大量廉價的氫氣是實現(xiàn)合成氨生產的關鍵問題，知道合成氨工業(yè)原料氮氣和氫氣獲得的途徑和方法，能夠寫出相應的化學方程式。 3.能根據(jù)合成氨反應的特點分析氮氣和氫氣不能完全轉化的原因，

4、知道循環(huán)法使未轉化的氮氣和氫氣得到利用的原理和方法。 4.知道選擇適宜的反應條件、確定原料路線、解決未轉化完全的原料氣的利用是合成氨生產中的主要技術問題。 1.合成氨反應的特點：(1)可逆反應；(2)放熱反應；(3)氣體體積縮小的反應。(重點) 2.合成氨適宜條件的選擇：(1)高壓；(2)適當溫度；(3)催化劑。(重點) 3.勒夏特列原理在合成氨反應中的應用。(重難點) 4.合成氨工藝流程。(重點) 探索合成氨的最佳條件 1.合成氨反應的化學方程式：N2＋3H22NH3。 2．合成氨反應的特點： (1)可逆反應；(2)放熱反應；(3)氣體總體積縮小的反應。

5、 3．合成氨最佳條件的選擇 (1)理論分析 從化學反應速率的角度看，升溫、加壓以及使用催化劑都可以使合成氨的化學反應速率增大。 從化學平衡的角度看，平衡混合氣中氨的含量隨著溫度的升高而降低，隨壓強的增大而提高。這說明溫度、壓強對這一反應的化學平衡有影響：降溫、增壓有利于氨的合成。 (2)實際生產中的最佳條件 合成氨一般選擇以鐵觸媒為催化劑，壓強在20～50_MPa之間，溫度在500_℃左右。 1．合成氨反應為放熱反應，在低溫下有利于氨的合成，為什么實際上選用了500 °C的高溫？ 【提示】　目前，合成氨工業(yè)中普遍使用的主要是以鐵為主體的多組分催化劑，又稱鐵觸媒。鐵觸媒在5

6、00 °C左右時的活性最大，這也是合成氨反應一般選擇在500 °C左右進行的重要原因之一。 如何獲得大量廉價的原料氣 1.獲得氮氣的方法：分離空氣。 2．獲得氫氣的方法 方法 反應原理 電解水法 2H2O2H2↑＋O2↑ 煤或焦炭法 C＋H2OCO＋H2 天然氣或重油法 CH4＋H2OCO＋3H2 CO＋H2OCO2＋H2 2．評價上述幾種制氫方法，你認為哪種方法是最佳選擇？ 【提示】　電解水制氫氣，電能消耗大，成本高；天然氣與煤相比較，天然氣輸送方便、投資省、能耗低。所以用天然氣做合成氨的原料為最佳選擇。 怎樣利用未轉化的氮氣和氫

7、氣 　 在實際生產中采用了循環(huán)法，先通過冷凝把氨從合成塔出來的混合氣中分離出來，余下未反應的氮氣和氫氣的混合氣用循環(huán)壓縮機重新送入合成塔進行反應，同時不斷地補充新鮮的原料氣，這樣氨的合成就形成了一個循環(huán)流程，使氮氣和氫氣得到充分利用。 合成氨條件的選擇 【問題導思】　 ①合成氨工業(yè)生產的要求是什么？ 【提示】　a．反應有較大的反應速率；b.最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。 ②影響化學平衡移動的外界因素有哪些？ 【提示】　溫度、濃度、壓強。 ③合成氨實際生產中采用高溫、高壓、催化劑，其中有利于提高平衡混合物中NH3的百分含量的因素有哪些？ 【提示】　高溫不

8、利于平衡正向移動；催化劑對化學平衡無影響；高壓利于平衡正向移動，能提高平衡混合物中NH3的百分含量。 1．合成氨生產的要求 合成氨工業(yè)要求：①反應要有較大的反應速率；②要最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。 2．合成氨條件的選擇依據(jù) 運用化學反應速率和化學平衡移動原理的有關知識，同時考慮合成氨生產中的動力、材料、設備等因素來選擇合成氨的適宜生產條件。 3．合成氨條件的理論分析 (1)濃度：因為增大反應物濃度，能提高反應速率和使平衡正向移動，故生產中常使廉價易得的原料適當過量，以提高另一原料的利用率。因此生產中常適當增加N2的比例。 (2)壓強：無論從反應速率還是化學平衡考慮，

9、壓強越大越有利于合成氨。但壓強太大，動力消耗大，設備的質量和制造水平要求高，故必須綜合考慮。目前我國合成氨廠一般采用的壓強在20～50 MPa之間。 (3)溫度：對于放熱反應，升溫可提高反應速率，但轉化率降低，若溫度太低，反應速率又太慢，綜合考慮以500 ℃左右為宜。而且在此溫度下催化劑活性最大。 (4)催化劑：加快反應速率但不影響平衡，可以提高單位時間內氨的產量。目前工業(yè)上多采用以鐵為主的催化劑。 為了提高合成氨生產的綜合經濟效益，還有三點是不可忽視的：①使原料氣中n(N2)∶n(H2)≈1∶3；②將從反應混合物中分離出來的氮氣和氫氣重新壓縮后送入合成塔再次利用；③及時將NH3從平

10、衡混合物中分離出來。 　合成氨時既要使氨的產率增大，又要使反應速率加快，可采取的辦法是(　　) ①減壓?、诩訅骸、凵郎亍、芙禍亍、菁皶r從平衡混合氣中分離出NH3?、扪a充N2或H2　⑦加催化劑?、鄿p小N2或H2的量 A．①④⑤⑦　　　　　　　B．③⑤⑧ C．②⑥ D．②③⑥⑦ 【解析】　合成氨反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0的特點為：可逆、放熱、氣體分子總數(shù)減小。加壓、升溫、增加N2或H2濃度，使用催化劑均能加快反應速率；加壓、降溫、及時分離出NH3、增加c(N2)和c(H2)均有利于平衡正向移動，增大氨的產率。 【答案】　C

11、改變外界條件加快反應速率時，不一定使化學平衡正向移動；改變外界條件使化學平衡正向移動時，化學反應速率不一定加快。 1．合成氨工業(yè)中，為實現(xiàn)增加NH3的日產量的目的而采取下列措施，其中與平衡移動無關的是(　　) ①不斷將NH3分離出來?、谑褂么呋瘎、鄄捎?00 °C左右的溫度?、懿捎?×107～5×107 Pa的壓強 A．①②　　　B．②③　　　C．①④　　　D．②④ 【解析】　由N2＋3H22NH3的特點可知，高溫平衡左移不利于NH3的生成，催化劑與平衡移動無關，而高壓和減小NH3的濃度均使平衡右移。 【答案】　B 合成氨的生產工藝及原料氣的制備 【問題導思

12、】　 ①合成氨生產中需要的原料氣是什么？ 【提示】　氮氣和氫氣。 ②如何獲得合成氨原料氣？ 【提示】　獲得N2的方法：來自空氣，分離方法有深冷分離、變壓吸附、膜分離。獲得H2的方法：電解水，由煤或焦炭制H2、由天然氣或重油制H2。 ③如何能提高合成氨工業(yè)中原料氣的利用率？ 【提示】　使平衡正向移動：加壓、不斷分離出NH3、將N2、H2循環(huán)利用。 1．工藝流程 2．氮氣的制備 (1)物理方法：將空氣用深冷分離、變壓吸附分離或膜分離制得N2和O2。 (2)工業(yè)上所采用的化學方法：用煤在空氣中燃燒，除去O2，吸收CO2(如用氨水吸收制NH4HCO3)后，得到N2。 3．氫氣

13、的制造 合成氨原料來源的關鍵是如何獲得大量廉價的氫氣。 原料制備路線的選擇，應綜合考慮資源、工藝、能耗、成本、環(huán)境等重要因素。由電解水制氫氣，電能消耗大，成本高，不適于制取大量的氫氣。 　(xx·東莞高二調研)下圖是工業(yè)合成氨及與之相關的工藝流程圖。 仔細閱讀、分析上述框圖，并解答下列問題： (1)寫出①、②的操作方法：①_______、②______。 (2)寫出A、B兩個化學方程式： A__________________________________、 B___________________________________。 (3)Ⅰ、Ⅱ的氣體成分相同嗎

14、？________。 (4)節(jié)能降耗勢在必行，也是工業(yè)發(fā)展的命脈。就上述工藝流程框圖，指出該框圖中的一條符合節(jié)能降耗宗旨的措施：______________。 【解析】　(1)工業(yè)合成氨的氮氣原料來自于空氣，傳統(tǒng)的空氣分離方法是降溫、加壓而液化，然后升溫精餾分離，這種方法叫深冷分離，現(xiàn)在工業(yè)上也常采用膜分離技術。 (2)合成氨的氫氣多來自石油、天然氣，目前也多采用煤的綜合利用，如煤的液化操作；工業(yè)合成氨采用的條件是高溫、高壓和催化劑。 (3)進入熱交換器的是溫度較高的氨氣、氮氣和氫氣混合氣體，而從其中出來的仍然是這些氣體，不同的是溫度降低了。 (4)工業(yè)生產往往采用循環(huán)利用原料、熱量

15、，采用廢物利用來提高經濟效益，從而達到節(jié)能降耗的目的。 【答案】　(1)①液化(或答“深冷分離”、“膜分離”都可以)　②冷凝 (2)C＋H2O(g)CO＋H2或CH4＋H2O(g)CO＋3H2或CH4＋2H2O(g)CO2＋4H2(寫出其中任何一個即可)　3H2＋N22NH3 (3)相同 (4)液化分離液氨后的氮氣和氫氣循環(huán)利用(或答“熱的氨氣、氫氣和氮氣混合氣體與冷的氮氣、氫氣混合氣體進行熱交換”)(答出任意一條即可) 2．下面是合成氨的簡要流程示意圖： 沿X路線回去的物質是(　　) A．N2和H2　　　　　　　　 B．催化劑 C．NH3 D．

16、H2 【答案】　A 【教師備課資源】 氨氣的危害 氨氣可麻痹呼吸道纖毛和損害黏膜上皮組織，使病原微生物易于侵入，減弱人體對疾病的抵抗力。氨被吸入肺后容易通過肺泡進入血液，與血紅蛋白結合，破壞運氧功能。短期內吸入大量氨氣后可出現(xiàn)流淚、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽、痰帶血絲、胸悶、呼吸困難，可伴有頭痛、惡心、嘔吐等癥狀，嚴重者可發(fā)生肺水腫，成人呼吸窘迫綜合癥，同時可能發(fā)生呼吸道刺激癥狀。 　在合成氨反應中，進入合成塔的氣體體積比為N2∶H2∶NH3＝6∶18∶1，從合成塔出來的氣體體積比為N2∶H2∶NH3＝9∶27∶8，則H2的轉化率為________。 【解析】　設進入合成塔的N2、H2、

17、NH3的物質的量分別為6 mol、18 mol、1 mol，反應轉化的N2物質的量為x，則： N2　＋　3H2　　2NH3 起始量　 　6 mol 18 mol 1 mol 轉化量　　　 x 3x 2x 平衡量　 6 mol－x 18 mol－3x　1 mol＋2x (6 mol－x)∶(18 mol－3x)∶(1 mol＋2x)＝9∶27∶8 解得：x＝1.5 mol 所以轉化的H2的物質的量為4.5 mol，H2的轉化率為×100%＝25%。 【答案】　25% 1．熟記合成氨反應的1個化學方程式： N2＋3H2

18、2NH3。 2．明確合成氨反應的3個特點：(1)可逆反應；(2)放熱反應；(3)氣體總體積減小的反應。 3．知道合成氨2種原料氣的獲得方法： 氮氣——分離空氣；氫氣——煤或焦炭法、天然氣或重油法。 4．理解工業(yè)合成氨的3個條件。 (1)500 ℃；(2)20～50 MPa；(3)鐵觸媒作催化劑。 1．在合成氨反應N2＋3H22NH3中，在下列情況下，不能使化學反應速率增大的是(　　) A．加入氮氣　　　　　　　 B．加入合適的催化劑 C．減小壓強，擴大容器體積 D．適當升高溫度 【解析】　加快反應速率的外界條件有：升高溫度、增大壓強(有氣體參加的反應)、增大反應物濃度

19、、使用催化劑等。 【答案】　C 2．下列有關合成氨工業(yè)的敘述，可用勒夏特列原理來解釋的是(　　) A．使用鐵觸媒，將N2和H2混合有利于合成氨 B．高壓比常壓條件更有利于合成氨 C．450 ℃左右比室溫更有利于合成氨 D．合成氨時采用循環(huán)操作，可提高原料的利用率 【解析】　勒夏特列原理運用范圍，就是能使已平衡的可逆反應發(fā)生平衡移動的一些因素。選項A中催化劑不能使平衡移動；選項B中加壓可使合成氨反應正向移動；選項C中高溫不利于合成氨，只能加快反應速率，另外，450 ℃左右鐵觸媒活性最大；選項D中，循環(huán)使用，不涉及平衡移動問題。 【答案】　B 3．1908年德國化學家哈伯發(fā)明

20、了以低成本制造大量氨的方法，從而大大滿足了當時日益增長的人口對糧食的需求。下列是哈伯法的流程圖，其中為提高原料轉化率而采取的措施是(　　) A．①②③ B．②④⑤ C．①③⑤ D．②③④ 【解析】　合成氨反應為氣體分子總數(shù)減少的放熱反應，操作①是為了除去雜質，防止催化劑中毒；②增大壓強，有利于該反應向右進行，能夠提高轉化率；③催化劑只能加快反應速率，不影響化學平衡，故不能提高轉化率；④將產物NH3液化分離和⑤循環(huán)操作，均能使原料更充分地利用，提高原料的轉化率。 【答案】　B 4．在可逆反應X＋2Y2Z(吸熱)中，X、Y、Z是三種氣體，為了有利于Z的生成

21、，應采用的反應條件是(　　) A．高溫高壓 B．高溫低壓 C．低溫高壓 D．低溫低壓 【解析】　X＋2Y2Z(吸熱)反應的特點是：(1)可逆反應；(2)氣體總體積減小的反應；(3)吸熱反應。根據(jù)勒夏特列原理可知，高溫高壓有利于化學平衡正向移動，即利于Z的生成。 【答案】　A 5．氨的合成是一個可逆反應，其正反應是放熱的、氣體總體積縮小的反應： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 填表說明反應條件的改變對這一反應速率的影響和對平衡混合氣中氨含量的影響。 條件的改變 對合成氨反應 速率的影響 對平衡混合物中 氨含量的影響 增大壓強 降

22、低溫度 使用催化劑 【答案】　 條件的改變 對合成氨反應 速率的影響 對平衡混合物中氨 含量的影響 增大壓強 加快 增多 降低溫度 減慢 增多 使用催化劑 加快 無影響 1．合成氨工業(yè)上采用循環(huán)操作主要是為了(　　) A．加快反應速率 B．提高NH3的平衡濃度 C．降低NH3的沸點 D．提高N2和H2的利用率 【解析】　循環(huán)操作后增大了反應物N2和H2的濃度，加快了反應速率，提高了NH3的平衡濃度，但主要是提高N2和H2的利用率，不至于浪費原料。 【答案】　D 2．合成氨過程中為提高原料氫氣的轉化率而所采取

23、的下列措施中不正確的是(　　) A．不斷將NH3分離出來　　B．使用過量的N2 C．采用高溫 D．采用高壓 【解析】　由N2＋3H22NH3的特點可知，高溫平衡左移不利于提高H2的轉化率。高壓和減小NH3的濃度均使平衡右移。使用過量的N2有利于提高H2的轉化率。 【答案】　C 3．對于合成氨的反應來說，使用催化劑和施以高壓，下列敘述中正確的是(　　) A．都能提高反應速率，都對化學平衡無影響 B．都對化學平衡狀態(tài)有影響，都不影響達到平衡狀態(tài)所用的時間 C．都能縮短達到平衡狀態(tài)所用的時間，只有壓強對化學平衡狀態(tài)有影響 D．催化劑能縮短反應達到平衡狀態(tài)所用的時間，而壓強無此

24、作用 【解析】　對化學反應N2＋3H22NH3，催化劑只能提高反應速率，使反應達到平衡狀態(tài)所用的時間縮短，不能使化學平衡發(fā)生移動。高壓能提高反應速率，使反應達到平衡狀態(tài)所用的時間縮短，也能使化學平衡向生成NH3的反應方向移動。 【答案】　C 4．一氧化碳和氫氣可以合成甲醇，反應：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)(正反應放熱)。為了增加甲醇的單位時間產量，工廠應采取的正確措施是(　　) A．高溫、高壓 B．低溫、高壓、催化劑 C．低溫、高壓 D．適宜溫度、高壓、催化劑 【解析】　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)反應的特點是：(1)可逆反應；(2)放熱反

25、應；(3)氣體總體積減小的反應。若為了增加甲醇的單位時間產量，則需要反應速率快且反應最大限度的正向進行，故采用高壓、適宜溫度、催化劑。 【答案】　D 5．反應C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可變容積的密閉容器中進行，下列條件的改變對其反應速率幾乎無影響的是(　　) ①增加C的量　②將容器的體積縮小一半?、郾３煮w積不變，充入N2使體系壓強增大?、鼙３謮簭姴蛔?，充入N2使容器體積變大 A．①④ B．②③ C．①③ D．②④ 【解析】　增加固體的量、恒容時充入與反應無關的氣體，都對反應速率無影響。④相當于減壓，反應速率減小。 【答案】　C 6．合成氨反應達

26、到平衡時，氨氣的百分含量與溫度、壓強的關系如圖所示。根據(jù)此圖，判斷合成氨工業(yè)最有前途的研究發(fā)展方向是(　　) A．研究耐高壓的合成塔 B．研制低溫催化劑 C．提高分離技術 D．探索不用氫氮合成氨的新途徑 【答案】　B 7．用焦炭、空氣、水為原料制備NH3，則參加反應的焦炭與產品氨氣之間的物質的量之比為(　　) A．3∶4 B．3∶2 C．2∶3 D．1∶2 【解析】　由反應：C＋H2O(g)CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2，N2＋3H22NH3可得：C～2H2～NH3。 【答案】　A 8．2 mol氣體A與3 mol氣體B在一定條件下發(fā)生反應：A(g)＋3B

27、(g)2C(g)(放熱)，達到平衡時，B轉化率為50%，則A轉化率為(　　) A．50% B．40% C．30% D．25% 【解析】　由A(g)＋3B(g)2C(g)可知，n(A)轉化＝n(B)轉化＝×3 mol×50%＝0.5 mol，則A的轉化率為×100%＝25%。 【答案】　D 9．將V1L的H2和V2L的N2在一定條件下發(fā)生反應，達到平衡后，混合氣體總體積為V3L(氣體體積均在相同條件下測定)，則生成NH3的體積是(　　) A．(V1＋V2＋V3)L B．(V1＋V2－V3)L C．(V1＋V2－2V3)L D．[V3－(V1＋V2)]L 【解析】　

28、根據(jù)差量法計算。 由N2＋3H22NH3，可知NH3～ΔV(減少)， 因ΔV＝(V1＋V2－V3)L，故V(NH3)＝ΔV＝(V1＋V2－V3)L。 【答案】　B 10．一定溫度下，向密閉容器中充入1.0 mol N2和3.0 mol H2，反應達到平衡時，測得NH3的物質的量為0.6 mol。若在該容器中開始時N2的物質的量為2.0 mol，H2為6.0 mol，則平衡時NH3的物質的量為(　　) A．若為定容容器，n(NH3)＝1.2 mol B．若為定容容器，n(NH3)<1.2 mol C．若為定壓容器，n(NH3)＝1.2 mol D．若為定壓容器，n(NH3)>

29、1.2 mol 【解析】　起始量為原來的二倍，若在定壓容器中，平衡轉化率不變，NH3的平衡量為原平衡的二倍；若在定容容器中，等效于二份原平衡混合氣加壓，轉化率增大，NH3的平衡量大于原平衡的二倍。 【答案】　C 11．合成氨工業(yè)的主要反應為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反應為放熱反應)，回答下列問題。 (1)原料N2不能用空氣代替，而必須用純N2，這是因為________________________________________________________________________。 H2來自水和焦炭，有關的化學方程式為：______________

30、__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 原料氣體必須經過凈化的原因是________________________________________________________________________。 (2)在合成塔中合成氨要在高溫、高壓和有催化劑的條件下進行，試分析各反應條件的作用：溫度(500 ℃) _______________________

31、_________________________________________________。 壓強(5×107Pa)________________________________________________________________________。 催化劑(鐵觸媒)________________________________________________________________________。 (3)從合成塔里出來的混合氣體中含15%的氨。 ①若N2和H2的轉化率相等，則轉化率為________。 ②工業(yè)上采用________法將氨分離出來。

32、【解析】　(3)利用“三段式”進行分析。由于N2和H2轉化率相等，則二者起始投料物質的量比為1∶3。 　　　N2(g)＋3H2(g)2NH3 始(mol) 1 3 0 轉化(mol) x 3x 2x 平衡(mol) 1－x 3－3x 2x 則有×100%＝15%?x＝0.261 轉化率為×100%＝26.1%。 【答案】　(1)空氣中的O2與H2混合加熱會發(fā)生爆炸　C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)， CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 除去原料氣中的雜質，防止催化劑中毒 (2)加快反應速率，縮短達到平衡的時間且催化劑在此溫度下

33、活性最大　既加快反應速率，也能促使平衡向正反應方向移動，提高NH3在平衡混合物中的百分含量　加快反應速率，縮短達到平衡的時間 (3)①26.1%?、诶淠? 12．(xx·三明高二檢測)在以煤為主要原料的合成氨工業(yè)中，原料氣氫氣常用下述方法獲得： ①C＋H2O(g)CO＋H2； ②CO＋H2O(g)CO2＋H2； (1)已知CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)；ΔH＝－283.0 kJ·mol－1； H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g)；ΔH＝－285.8 kJ·mol－1；寫出上述CO與H2O(g)反應的熱化學方程式： _____________________

34、___________________________________________________。 (2)從反應混合物中分離出H2的方法通常是以堿液洗氣，根據(jù)該工業(yè)生產的實際分析，最好選用下列哪種溶液作為吸收劑？________，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 A．氫氧化鈉溶液　　　　B．氨水 C．石灰水或石灰乳

35、(3)在實驗室模擬上述反應②，830 ℃時在1 L的容器中裝入CO和H2O(g)各2 mol使之反應，達到平衡時測得容器中CO2的濃度為1 mol·L－1，計算830 ℃時該反應的平衡常數(shù)。 【解析】　(1)由已知條件，根據(jù)蓋斯定律很容易寫出CO與H2O(g)反應的熱化學方程式。 (2)混合氣體中存在CO2，可用堿液除去，考慮到工業(yè)生產的實際情況，可選用氨水，因為生成的碳銨可做農作物肥料。 (3)　　　　　　CO＋H2O(g)CO2＋H2 初(mol·L－1): 2 2 0 0 變(mol·L－1): 1 1 1 1 平(mol·L－1): 1 1 1 1

36、 故平衡常數(shù)為： K＝＝1。 【答案】　(1)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝＋2.8 kJ·mol－1 (2)B　該廠有豐富的氨水資源且吸收后形成碳銨，是一種化肥，可取得較好的綜合效益 (3)1 13．利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖如圖所示： 依據(jù)上述流程，完成下列填空： (1)天然氣脫硫時的化學方程式是________________________________________________________________________ ______________________________________________

37、__________________________。 (2)n mol CH4經一次轉化后產生CO 0.9n mol，產生H2________mol(用含n的代數(shù)式表示)。 (3)K2CO3(aq)和CO2的反應在加壓條件下進行，加壓的理論依據(jù)是________。 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)整個流程有三處循環(huán)，一是Fe(OH)3循環(huán)，二是K2CO3(aq)循環(huán)，請在上述流程圖中指出第三處循環(huán)(循環(huán)方向、循環(huán)物質)。 【解

38、析】　(1)從圖中看出，脫硫即除去H2S，加Fe(OH)3脫硫的生成物之一是Fe2S3，再應用質量守恒進行分析，可寫出化學方程式。 (2)CH4一次轉化的化學反應方程式是CH4＋H2O(g)CO＋3H2，生成0.9n mol CO的同時生成2.7n mol的H2。 (3)在K2CO3(aq)和CO2的反應中CO2是氣體，加壓必然是有關化學反應速率或化學平衡的問題，再分析三個選項可知，應選b。 (4)CO2的用途較多，也是中學生應當熟悉的。 (5)合成氨反應中，N2和H2的轉化率較低，為了提高它們的轉化率，在分離出NH3后再將N2和H2循環(huán)使用。 【答案】　(1)3H2S＋2Fe(OH

39、)3===Fe2S3＋6H2O (2)2.7n　(3)b (4)制汽水、做干冰、生產純堿等 (5)N2，H2N2，H2，NH3N2、H2 14．Ⅰ.合成氨工業(yè)對化學的國防工業(yè)具有重要意義。寫出氨的兩種重要用途________________________________________________________________________。 Ⅱ.實驗室制備氨氣，下列方法中適宜選用的是________________。 ①固態(tài)氯化銨加熱分解?、诠腆w氫氧化鈉中滴加濃氨水?、勐然@溶液與氫氧化鈉溶液共熱　④固態(tài)氯化銨與氫氧化鈣混合加熱 Ⅲ.為了在實驗室利用工業(yè)原料制備少量氨

40、氣，有人設計了如下裝置(圖中夾持裝置均已略去)。 [實驗操作] ①檢查實驗裝置的氣密性后，關閉彈簧夾a、b、c、d、e。在A中加入鋅粒，向長頸漏斗注入一定量稀硫酸。打開彈簧夾c、d、e，則A中有氫氣發(fā)生。在F出口處收集氫氣并檢驗其純度。 ②關閉彈簧夾c，取下截去底部的細口瓶C，打開彈簧夾a，將氫氣經導管B驗純后點燃，然后立即罩上無底細口瓶C，塞緊瓶塞，如圖所示。氫氣繼續(xù)在瓶內燃燒，幾分鐘后火焰熄滅。 ③用酒精燈加熱反應管E，繼續(xù)通氫氣，待無底細口瓶C內水位下降到液面保持不變時，打開彈簧夾b，無底細口瓶C內氣體經D進入反應管E，片刻后F中的溶液變紅。 回答下列問題： (1)檢驗氫

41、氣純度的目的是________________。 (2)C瓶內水位下降到液面保持不變時，A裝置內發(fā)生的現(xiàn)象是________，防止了實驗裝置中壓強過大。此時再打開彈簧夾b的原因是________，C瓶內氣體的成分是________。 (3)在步驟③中，先加熱鐵觸媒的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 反應管E中發(fā)生反應的化學方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】?、?制化肥、制硝酸?、?②④ Ⅲ.(1)排除空氣，保證安全 (2)鋅粒與酸脫離　盡量增大氫氣的濃度以提高氮氣的轉化率　N2、H2 (3)鐵觸媒在較高溫度時活性增大，加快氨合成的反應速率　N2＋3H22NH3