2022年高中化學(xué) 空氣資源 氨的合成綜合檢測 魯科版選修2

2022年高中化學(xué) 空氣資源 氨的合成綜合檢測 魯科版選修2一、選擇題(本題包括12小題，每小題5分，共60分)1工業(yè)上用氫氣和氮?dú)夂铣砂?，氫氣的主要來源?)A水和燃料B電解水C鋅和稀硫酸反應(yīng) D液化空氣【解析】B、C項(xiàng)生產(chǎn)H2成本太高，不符合實(shí)際；D項(xiàng)液化空氣得N2；A項(xiàng)正確。【答案】A2合成氨工業(yè)有下列生產(chǎn)流程，其先后順序?yàn)?)原料氣制備氨的合成原料氣凈化和壓縮氨的分離A BC D【解析】合成氨工業(yè)流程順序：原料氣制備原料氣凈化和壓縮氨的合成氨的分離?！敬鸢浮緽3加壓法吸收NO2主要因?yàn)?NO2H2O2HNO3NO的反應(yīng)是()A可逆反應(yīng) B放熱反應(yīng)C氧化還原反應(yīng) D氣體總體積縮小的反應(yīng)【解析】3NO2H2O2HNO3NO是氣體總體積縮小的反應(yīng)，加壓使平衡正向移動，增大NO2的轉(zhuǎn)化率?！敬鸢浮緿4硝酸工業(yè)中氧化爐中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是()A3NO2H2O=2HNO3NOB2NOO2=2NO2C4NH35O24NO6H2ODNa2CO32NO2=NaNO3NaNO2CO2【解析】氧化爐中發(fā)生的主要反應(yīng)是NH3的催化氧化。【答案】C5下列有關(guān)濃硝酸的敘述中，錯誤的是()A是無色液體，但常因含少量的Fe3而呈黃色B鋅與硝酸反應(yīng)不能制得氫氣C可溶解絕大部分金屬，卻可放在鐵制容器中D是具有不穩(wěn)定性的揮發(fā)性的強(qiáng)酸【解析】依據(jù)硝酸的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。濃硝酸通常呈黃色是由于NO2溶于硝酸中的原因；硝酸能和絕大多數(shù)金屬反應(yīng)，但被還原的元素是氮而不是氫，冷的濃硝酸能使鐵、鋁鈍化，鐵制容器或鋁制容器可用于盛放濃硝酸?！敬鸢浮緼6合成氨所用的H2可由煤與水反應(yīng)制得，其中有一步反應(yīng)為CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0，欲提高CO的轉(zhuǎn)化率可采用的方法有：降低溫度；增大壓強(qiáng)；使用催化劑；增大CO的濃度；增大水蒸氣的濃度，其中正確的組合是()A BC D【解析】該反應(yīng)是一個(gè)氣體總體積不變的放熱反應(yīng)，欲提高CO的轉(zhuǎn)化率，可設(shè)法使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，顯然降低溫度可以滿足這一要求；增加水蒸氣的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率也可以增大；若增加CO的濃度，平衡雖然向右移動，但CO的總量增大，其轉(zhuǎn)化率反而減小。增大壓強(qiáng)和使用催化劑只能加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，而與平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率無關(guān)。【答案】B7實(shí)驗(yàn)室合成氨裝置如圖所示，則以下說法中錯誤的是()A裝置甲的作用之一是干燥B裝置甲的作用是化合C乙處導(dǎo)出的氣體是N2、H2、NH3D檢驗(yàn)產(chǎn)物可用濕潤的紅色石蕊試紙或濃鹽酸等【解析】裝置甲的作用有三點(diǎn)：干燥氣體；觀察氣體逸出速率便于控制比例；使氣體混合均勻?！敬鸢浮緽8進(jìn)行氨的催化氧化實(shí)驗(yàn)時(shí)，鉑絲不能接觸氨水是因?yàn)?)A鉑絲的溫度高，接觸氨水會使氨氣大量蒸發(fā)B紅熱的鉑絲將會和氨發(fā)生反應(yīng)，使鉑絲腐蝕C防止鉑絲溫度降低，不起催化作用D防止爆炸【解析】氨的催化氧化是在催化劑存在的條件下加熱，而鉑絲很細(xì)，本來蓄熱就少，若再與液體接觸，溫度降低，即使有催化劑存在也不發(fā)生反應(yīng)?！敬鸢浮緾9某工廠用CaSO4、NH3、H2O、CO2制備(NH4)2SO4，其工藝流程如下圖所示，下列推斷不合理的是()A設(shè)計(jì)工藝流程時(shí)也可以先通入CO2后通入NH3B生成1 mol (NH4)2SO4至少消耗2 mol NH3CCO2可被循環(huán)使用D往甲中通入CO2有利于(NH4)2SO4生成【解析】由元素守恒可判斷B項(xiàng)正確；從流程圖中可看出，反應(yīng)過程中需用CO2，而CaCO3煅燒過程中產(chǎn)生CO2，因此CO2可循環(huán)使用，C項(xiàng)正確；甲中含有足量的NH3，通入CO2，生成CaCO3，有利于生成(NH4)2SO4，D項(xiàng)正確；CO2在CaSO4懸濁液中溶解度很小，故不能先通入CO2，A項(xiàng)錯誤?！敬鸢浮緼10在一定條件下，進(jìn)入氨合成塔的混合氣體中氮?dú)獾捏w積占22%，氫氣的體積占78%，經(jīng)合成反應(yīng)達(dá)到平衡后，在相同溫度和壓強(qiáng)下，氣體體積縮小至原體積的95%，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率接近于()A11.5% B10.5%C9.75% D13.2%【解析】設(shè)混合氣體的體積為100 L，反應(yīng)掉N2的體積為x。N23H22NH3開始 22 L 78 L 0平衡 22 Lx 78 L3x 2x由題意：95%解得x2.5 L(N2)×100%11.4%?！敬鸢浮緼11在相同溫度下，有相同體積的甲、乙兩容器，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。下列敘述中，錯誤的是()A化學(xué)反應(yīng)速率：乙>甲B平衡后N2的濃度：乙>甲CH2的轉(zhuǎn)化率：乙>甲D平衡混合氣中H2的體積分?jǐn)?shù)：乙>甲【解析】乙容器中反應(yīng)物濃度大，反應(yīng)速率快；假設(shè)開始時(shí)乙的容器體積是甲的兩倍，則甲與乙達(dá)到相同平衡，再將乙容器體積壓縮至與甲相等，在此過程中平衡向正反應(yīng)方向移動，即N2、H2的轉(zhuǎn)化率增大，體積分?jǐn)?shù)減??；因?yàn)閴嚎s時(shí)乙中各物質(zhì)濃度是甲中的二倍，平衡移動雖然使N2、H2濃度減小，但仍比甲大?！敬鸢浮緿12在一定溫度、壓強(qiáng)下，合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)為25%。若反應(yīng)前后的溫度、壓強(qiáng)保持不變，則反應(yīng)后縮小的氣體體積與原反應(yīng)物體積的比值是()A15B14C13 D12【解析】同溫、同壓下，氣體的體積之比等于氣體的物質(zhì)的量之比。設(shè)平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為100 mol，則NH3為25 mol，N2和H2的物質(zhì)的量之和為75 mol，根據(jù)反應(yīng)方程式可知，生成25 mol NH3，氣體的總物質(zhì)的量減小25 mol，所以反應(yīng)前氣體的總物質(zhì)的量為125 mol，則反應(yīng)后縮小的氣體體積與原反應(yīng)物體積的比值是15?！敬鸢浮緼二、非選擇題(本題包括4小題，共40分)13(10分)工業(yè)合成氨是在一定條件下進(jìn)行的可逆反應(yīng)：N2(g)3H2(g)2NH3(g)。其部分工藝流程如下：請回答下列問題：(1)第步除需要催化劑這個(gè)條件外，還需要的條件是_。(2)第步操作中的原料氣的“凈化”目的是_，第步操作中的目的是_。(3)工業(yè)合成氨反應(yīng)后可以通過降低混合氣體的溫度而使氨分離出來。這種分離物質(zhì)的方法的原理類似于下列哪種方法？_(填編號)。A過濾 B蒸餾C分液 D萃取你作出這個(gè)判斷的理由是_。(4)可以用氯氣來檢驗(yàn)輸送氨氣的管道是否漏氣，如果漏氣則會有白煙生成。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。【解析】(2)原料氣中往往含有使催化劑中毒的物質(zhì)，所以在進(jìn)行原料氣的反應(yīng)前，需要除掉其中的雜質(zhì)；工業(yè)合成氨反應(yīng)后的混合氣體中既有氨氣，也有未反應(yīng)的氫氣、氮?dú)猓詾榱颂岣咴蠚獾睦寐?，將未反?yīng)的原料氣進(jìn)行重新利用，這樣可以提高經(jīng)濟(jì)效益。(3)降低溫度，氨變?yōu)橐簯B(tài)，從而進(jìn)行分離，所以跟蒸餾類似，都是通過改變溫度，使物質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生變化而分離。(4)2NH33Cl2=N26HCl，生成的HCl又與NH3反應(yīng)生成NH4Cl小顆粒，產(chǎn)生白煙?！敬鸢浮?1)500 、2050 MPa(2)防止催化劑中毒提高原料利用率(或提高經(jīng)濟(jì)效益等)(3)B通過溫度的改變而改變物質(zhì)的狀態(tài)，達(dá)到分離的目的(4)8NH33Cl2=6NH4ClN214(10分)(xx·青島高二質(zhì)檢)以天然氣、焦炭、水、空氣為初始原料，可以制得若干化工產(chǎn)品：請回答下列問題：(1)合成氨中原料氣體N2來源于空氣，可采用將空氣_和_等方法，H2可采用上述反應(yīng)，其化學(xué)方程式為_。(2)對于合成氨N23H22NH3H0，其中N2與H2體積比高于13的原因是_；及時(shí)分離NH3的方法是_。(3)制取NH4NO3時(shí)，NH3的用途有兩種，制HNO3的量大于與HNO3反應(yīng)的量的原因是_。(4)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(5)發(fā)生反應(yīng)生成C8H18的化學(xué)方程式為_?！窘馕觥?1)由空氣中獲得N2，去掉O2，可采用深冷分離空氣或變壓吸附或膜分離等方法。制取H2的反應(yīng)為CH42H2OCO24H2；(2)由于原料氣H2的制取比N2成本高，為了使H2的轉(zhuǎn)化率提高，可提高N2的加入量，故N2與H2體積比高于13；及時(shí)分離NH3，使化學(xué)平衡向右進(jìn)行，可以使NH3冷卻液化分離；(3)由于NH3轉(zhuǎn)化為HNO3的過程中發(fā)生了反應(yīng)：3NO2H2O=2HNO3NO及各步反應(yīng)有損失，一般應(yīng)為制HNO3時(shí)NH3用量較大；(4)根據(jù)反應(yīng)條件信息及元素守恒，反應(yīng)應(yīng)為：CO22NH3CO(NH2)2H2O；(5)根據(jù)反應(yīng)條件信息及元素守恒，反應(yīng)應(yīng)為：8CO17H2C8H188H2O?！敬鸢浮?1)深冷分離變壓吸附CH42H2OCO24H2(2)制H2成本高于制N2，為了提高H2的轉(zhuǎn)化率，可以提高N2的加入量冷卻使NH3液化(3)由于NH3轉(zhuǎn)化為HNO3的過程中，發(fā)生3NO2H2O=2HNO3NO及各步反應(yīng)有損失，制HNO3的NH3用量應(yīng)較大(4)CO22NH3CO(NH2)2H2O(5)8CO17H2C8H188H2O15(10分)某硝酸廠附近的空氣主要污染物為氮的氧化物。為了保護(hù)環(huán)境和綜合利用，可采用氨堿兩級吸收法。此法兼有堿吸收和氨吸收兩方法的優(yōu)點(diǎn)，其吸收工藝流程如下：(1)排空物質(zhì)的主要成分為_。(2)進(jìn)入吸收塔以前加一個(gè)緩沖器的目的是_。(3)從吸收塔排出的混合液用途之一為_。空氣的主要污染物為硫的氧化物和氮的氧化物。研究人員設(shè)計(jì)了同時(shí)凈化廢氣中二氧化硫和氮的氧化物的方法，將其轉(zhuǎn)化為硫酸和硝酸，工藝流程如下：各室中發(fā)生的反應(yīng)如下：a氧化室：NO2(g)SO2(g)H2O(l)=H2SO4(l)NO(g)Ha kJ·mol1b消除室：NO(g)NO2(g)=N2O3(g)Hb kJ·mol1N2O3(g)2H2SO4(l)=2NOHSO4(s)H2O(l)Hc kJ·mol1c分解室：4NOHSO4(s)O2(g)2H2O(l)=4H2SO4(l)4NO2(g)Hd kJ·mol1回答下列問題：(4)和分別為(寫化學(xué)式)_、_。(5)寫出SO2、O2和H2O反應(yīng)生成H2SO4的熱化學(xué)方程式：_?！窘馕觥吭诘谝粋€(gè)流程圖中，液氨經(jīng)緩沖器后汽化，與含有N2、O2、NOx的空氣混合，部分NH3與NOx反應(yīng)，將N2、O2排空而NH3、NOx用堿液吸收生成亞硝酸鹽和硝酸鹽，其中銨鹽可作肥料，NaNO2可作建筑中水泥摻加劑、食品防腐著色劑等。在第二個(gè)流程圖中，SO2與NO2在氧化室中反應(yīng)，由分解室循環(huán)過來的為NO2，NO與NO2在消除室內(nèi)化合，再被H2SO4轉(zhuǎn)化，由分解室補(bǔ)充過來的為H2SO4。凈化含SO2和NOx(NO、NO2)的廢氣，得到了硫酸和硝酸。最后一問，要得出SO2、O2、H2O反應(yīng)生成H2SO4的熱化學(xué)方程式，要消去NO2、NO、N2O3、NOHSO4等物質(zhì)。將題中4個(gè)反應(yīng)由上至下編為、，由()×2得：2SO2(g)O2(g)2H2O(l)=2H2SO4(l)H(2a2b2cd)kJ·mol1?！敬鸢浮?1)N2、O2(只填N2也算對)(2)使氨氣和大氣充分混合(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)kJ·mol116(10分)以天然氣為原料合成尿素的主要步驟如圖所示(圖中某些轉(zhuǎn)化步驟及生成物未列出)：請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)已知0.5 mol甲烷與0.5 mol水蒸氣在t °C、p kPa時(shí)，完全反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣(合成氣)，吸收a kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_。(2)在合成氨的實(shí)際生產(chǎn)過程中，常采取的措施之一是：將生成的氨從混合氣體中及時(shí)分離出來，并將分離出氨后的氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)利用，同時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃?。請運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點(diǎn)說明采取該措施的理由：_。(3)當(dāng)甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為75%時(shí)，以5.60×107 L甲烷為原料能夠合成_L氨氣。(假設(shè)體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定)(4)已知尿素的結(jié)構(gòu)簡式為，請寫出兩種含有碳氧雙鍵的尿素的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：_；_?！窘馕觥?1)因0.5 mol甲烷與0.5 mol水蒸氣完全反應(yīng)生成一氧化碳和H2吸收了a kJ熱量，則1 mol甲烷與1 mol水蒸氣反應(yīng)需吸收2a kJ的熱量，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H2a kJ·mol1。(2)N2與H2合成NH3的反應(yīng)(N23H22NH3)是一個(gè)可逆反應(yīng)，在該反應(yīng)中，補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃庥欣谠龃蠓磻?yīng)速率，分離氨和補(bǔ)充氮?dú)馀c氫氣都有利于平衡正向移動，同時(shí)循環(huán)利用可以節(jié)約原料。(3)由CH42H2O(g)=CO24H2的方程式和合成氨的方程式可以推出關(guān)系如下：CH44H2NH3，由此關(guān)系式可以求得V(NH3)5.60 L×107×75%×1.12×108 L。(4)因所寫同分異構(gòu)體需含有碳氧雙鍵，根據(jù)價(jià)鍵理論結(jié)合尿素的結(jié)構(gòu)簡式很容易寫出其同分異構(gòu)體為?！敬鸢浮?1)CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H2a kJ·mol1(2)增大氮?dú)夂蜌錃獾臐舛扔欣谠龃蠓磻?yīng)速率；減小氨氣的濃度，增大氮?dú)夂蜌錃獾臐舛染欣谄胶庀蛘磻?yīng)方向移動(3)1.12×108