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

2022年高中化學(xué)魯科版選修2 主題1 課題2 氨的工業(yè)合成教案課標(biāo)要求1了解合成氨的主要原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義。2認(rèn)識(shí)催化劑的研制對(duì)促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重大意義。課標(biāo)解讀 1.能根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，依據(jù)勒·夏特列原理選擇適合氨合成的反應(yīng)條件。2明確合成氨工業(yè)流程以及各設(shè)備的作用或反應(yīng)原理。教學(xué)地位合成氨工業(yè)是課程標(biāo)準(zhǔn)中明確要求的內(nèi)容，也是高考的高頻考點(diǎn)，尤其是化學(xué)平衡移動(dòng)原理在合成氨反應(yīng)中的應(yīng)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(diǎn)。新課導(dǎo)入建議教學(xué)流程設(shè)計(jì)課前預(yù)習(xí)安排：看教材P610，填寫(xiě)課前自主導(dǎo)學(xué)，并完成思考交流。步驟1：導(dǎo)入新課，本課時(shí)教學(xué)地位分析。步驟2：建議對(duì)思考交流進(jìn)行提問(wèn)，反饋學(xué)生預(yù)習(xí)效果。步驟3：師生互動(dòng)完成探究1，可利用問(wèn)題導(dǎo)思、的設(shè)問(wèn)作為主線。步驟7：通過(guò)例2和教材P810“如何獲得大量廉價(jià)的原料氣”講解研析，對(duì)“探究2、合成氨的生產(chǎn)工藝及原料氣的制備”中注意的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。步驟6：師生互動(dòng)完成“探究2”，利用問(wèn)題導(dǎo)思、的設(shè)問(wèn)作為主線。步驟5：指導(dǎo)學(xué)生自主完成變式訓(xùn)練1和當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)第1、2、5題。步驟4：通過(guò)例1和教材P68“探究合成氨的最佳條件”的講解研析，對(duì)“探究1、合成氨條件的選擇”中注意的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。步驟8：指導(dǎo)學(xué)生自主完成變式訓(xùn)練2和當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)中的3、4題。步驟9：引導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)本課時(shí)知識(shí)框架，然后對(duì)照課堂小結(jié)。安排課下作業(yè)完成課后知能檢測(cè)。課標(biāo)解讀重點(diǎn)難點(diǎn)1.認(rèn)識(shí)合成氨的反應(yīng)原理和特點(diǎn)，并能依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理綜合考慮合成氨生產(chǎn)中的相關(guān)因素，選擇合成氨反應(yīng)的最佳條件。2.知道獲得大量廉價(jià)的氫氣是實(shí)現(xiàn)合成氨生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題，知道合成氨工業(yè)原料氮?dú)夂蜌錃猥@得的途徑和方法，能夠?qū)懗鱿鄳?yīng)的化學(xué)方程式。3.能根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)分析氮?dú)夂蜌錃獠荒芡耆D(zhuǎn)化的原因，知道循環(huán)法使未轉(zhuǎn)化的氮?dú)夂蜌錃獾玫嚼玫脑砗头椒ā?.知道選擇適宜的反應(yīng)條件、確定原料路線、解決未轉(zhuǎn)化完全的原料氣的利用是合成氨生產(chǎn)中的主要技術(shù)問(wèn)題。1.合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)：(1)可逆反應(yīng)；(2)放熱反應(yīng)；(3)氣體體積縮小的反應(yīng)。(重點(diǎn)) 2.合成氨適宜條件的選擇：(1)高壓；(2)適當(dāng)溫度；(3)催化劑。(重點(diǎn))3.勒夏特列原理在合成氨反應(yīng)中的應(yīng)用。(重難點(diǎn))4.合成氨工藝流程。(重點(diǎn))探索合成氨的最佳條件1.合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式：N23H22NH3。2合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)：(1)可逆反應(yīng)；(2)放熱反應(yīng)；(3)氣體總體積縮小的反應(yīng)。3合成氨最佳條件的選擇(1)理論分析從化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)速率增大。從化學(xué)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(qiáng)的增大而提高。這說(shuō)明溫度、壓強(qiáng)對(duì)這一反應(yīng)的化學(xué)平衡有影響：降溫、增壓有利于氨的合成。(2)實(shí)際生產(chǎn)中的最佳條件合成氨一般選擇以鐵觸媒為催化劑，壓強(qiáng)在2050_MPa之間，溫度在500_左右。1合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在低溫下有利于氨的合成，為什么實(shí)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500 °C左右時(shí)的活性最大，這也是合成氨反應(yīng)一般選擇在500 °C左右進(jìn)行的重要原因之一。如何獲得大量廉價(jià)的原料氣1.獲得氮?dú)獾姆椒ǎ悍蛛x空氣。2獲得氫氣的方法方法反應(yīng)原理電解水法2H2O2H2O2煤或焦炭法CH2OCOH2天然氣或重油法CH4H2OCO3H2COH2OCO2H22評(píng)價(jià)上述幾種制氫方法，你認(rèn)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(zhuǎn)化的氮?dú)夂蜌錃?在實(shí)際生產(chǎn)中采用了循環(huán)法，先通過(guò)冷凝把氨從合成塔出來(lái)的混合氣中分離出來(lái)，余下未反應(yīng)的氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚庥醚h(huán)壓縮機(jī)重新送入合成塔進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)不斷地補(bǔ)充新鮮的原料氣，這樣氨的合成就形成了一個(gè)循環(huán)流程，使氮?dú)夂蜌錃獾玫匠浞掷?。合成氨條件的選擇【問(wèn)題導(dǎo)思】合成氨工業(yè)生產(chǎn)的要求是什么？【提示】a反應(yīng)有較大的反應(yīng)速率；b.最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。影響化學(xué)平衡移動(dòng)的外界因素有哪些？【提示】溫度、濃度、壓強(qiáng)。合成氨實(shí)際生產(chǎn)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】高溫不利于平衡正向移動(dòng)；催化劑對(duì)化學(xué)平衡無(wú)影響；高壓利于平衡正向移動(dòng)，能提高平衡混合物中NH3的百分含量。1合成氨生產(chǎn)的要求合成氨工業(yè)要求：反應(yīng)要有較大的反應(yīng)速率；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(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)原理的有關(guān)知識(shí)，同時(shí)考慮合成氨生產(chǎn)中的動(dòng)力、材料、設(shè)備等因素來(lái)選擇合成氨的適宜生產(chǎn)條件。3合成氨條件的理論分析(1)濃度：因?yàn)樵龃蠓磻?yīng)物濃度，能提高反應(yīng)速率和使平衡正向移動(dòng)，故生產(chǎn)中常使廉價(jià)易得的原料適當(dāng)過(guò)量，以提高另一原料的利用率。因此生產(chǎn)中常適當(dāng)增加N2的比例。(2)壓強(qiáng)：無(wú)論從反應(yīng)速率還是化學(xué)平衡考慮，壓強(qiáng)越大越有利于合成氨。但壓強(qiáng)太大，動(dòng)力消耗大，設(shè)備的質(zhì)量和制造水平要求高，故必須綜合考慮。目前我國(guó)合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)在2050 MPa之間。(3)溫度：對(duì)于放熱反應(yīng)，升溫可提高反應(yīng)速率，但轉(zhuǎn)化率降低，若溫度太低，反應(yīng)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(yīng)速率但不影響平衡，可以提高單位時(shí)間內(nèi)氨的產(chǎn)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(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，還有三點(diǎn)是不可忽視的：使原料氣中n(N2)n(H2)13；將從反應(yīng)混合物中分離出來(lái)的氮?dú)夂蜌錃庵匦聣嚎s后送入合成塔再次利用；及時(shí)將NH3從平衡混合物中分離出來(lái)。合成氨時(shí)既要使氨的產(chǎn)率增大，又要使反應(yīng)速率加快，可采取的辦法是()減壓加壓升溫降溫及時(shí)從平衡混合氣中分離出NH3補(bǔ)充N2或H2加催化劑減小N2或H2的量ABC D【解析】合成氨反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H<0的特點(diǎn)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(yīng)速率；加壓、降溫、及時(shí)分離出NH3、增加c(N2)和c(H2)均有利于平衡正向移動(dòng)，增大氨的產(chǎn)率。【答案】C改變外界條件加快反應(yīng)速率時(shí)，不一定使化學(xué)平衡正向移動(dòng)；改變外界條件使化學(xué)平衡正向移動(dòng)時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率不一定加快。1合成氨工業(yè)中，為實(shí)現(xiàn)增加NH3的日產(chǎn)量的目的而采取下列措施，其中與平衡移動(dòng)無(wú)關(guān)的是()不斷將NH3分離出來(lái)使用催化劑采用500 °C左右的溫度采用2×1075×107 Pa的壓強(qiáng)ABCD【解析】由N23H22NH3的特點(diǎn)可知，高溫平衡左移不利于NH3的生成，催化劑與平衡移動(dòng)無(wú)關(guān)，而高壓和減小NH3的濃度均使平衡右移?！敬鸢浮緽合成氨的生產(chǎn)工藝及原料氣的制備【問(wèn)題導(dǎo)思】合成氨生產(chǎn)中需要的原料氣是什么？【提示】氮?dú)夂蜌錃?。如何獲得合成氨原料氣？【提示】獲得N2的方法：來(lái)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。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(dòng)：加壓、不斷分離出NH3、將N2、H2循環(huán)利用。1工藝流程2氮?dú)獾闹苽?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(xué)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氫氣的制造合成氨原料來(lái)源的關(guān)鍵是如何獲得大量廉價(jià)的氫氣。原料制備路線的選擇，應(yīng)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(diào)研)下圖是工業(yè)合成氨及與之相關(guān)的工藝流程圖。仔細(xì)閱讀、分析上述框圖，并解答下列問(wèn)題：(1)寫(xiě)出、的操作方法：_、_。(2)寫(xiě)出A、B兩個(gè)化學(xué)方程式：A_、B_。(3)、的氣體成分相同嗎？_。(4)節(jié)能降耗勢(shì)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：_?！窘馕觥?1)工業(yè)合成氨的氮?dú)庠蟻?lái)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(shù)。(2)合成氨的氫氣多來(lái)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(jìn)入熱交換器的是溫度較高的氨氣、氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚怏w，而從其中出來(lái)的仍然是這些氣體，不同的是溫度降低了。(4)工業(yè)生產(chǎn)往往采用循環(huán)利用原料、熱量，采用廢物利用來(lái)提高經(jīng)濟(jì)效益，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的?！敬鸢浮?1)液化(或答“深冷分離”、“膜分離”都可以)冷凝(2)CH2O(g)COH2或CH4H2O(g)CO3H2或CH42H2O(g)CO24H2(寫(xiě)出其中任何一個(gè)即可)3H2N22NH3(3)相同(4)液化分離液氨后的氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)利用(或答“熱的氨氣、氫氣和氮?dú)饣旌蠚怏w與冷的氮?dú)?、氫氣混合氣體進(jìn)行熱交換”)(答出任意一條即可)2下面是合成氨的簡(jiǎn)要流程示意圖：沿X路線回去的物質(zhì)是()AN2和H2B催化劑CNH3 DH2【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(duì)疾病的抵抗力。氨被吸入肺后容易通過(guò)肺泡進(jìn)入血液，與血紅蛋白結(jié)合，破壞運(yùn)氧功能。短期內(nèi)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(yán)重者可發(fā)生肺水腫，成人呼吸窘迫綜合癥，同時(shí)可能發(fā)生呼吸道刺激癥狀。在合成氨反應(yīng)中，進(jìn)入合成塔的氣體體積比為N2H2NH36181，從合成塔出來(lái)的氣體體積比為N2H2NH39278，則H2的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)。【解析】設(shè)進(jìn)入合成塔的N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為6 mol、18 mol、1 mol，反應(yīng)轉(zhuǎn)化的N2物質(zhì)的量為x，則：N23H22NH3起始量 6 mol 18 mol 1 mol轉(zhuǎn)化量 x 3x 2x平衡量 6 molx 18 mol3x1 mol2x(6 molx)(18 mol3x)(1 mol2x)9278解得：x1.5 mol所以轉(zhuǎn)化的H2的物質(zhì)的量為4.5 mol，H2的轉(zhuǎn)化率為×100%25%。【答案】25%1熟記合成氨反應(yīng)的1個(gè)化學(xué)方程式：N23H22NH3。2明確合成氨反應(yīng)的3個(gè)特點(diǎn)：(1)可逆反應(yīng)；(2)放熱反應(yīng)；(3)氣體總體積減小的反應(yīng)。3知道合成氨2種原料氣的獲得方法：氮?dú)夥蛛x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(gè)條件。(1)500 ；(2)2050 MPa；(3)鐵觸媒作催化劑。1在合成氨反應(yīng)N23H22NH3中，在下列情況下，不能使化學(xué)反應(yīng)速率增大的是()A加入氮?dú)?B加入合適的催化劑C減小壓強(qiáng)，擴(kuò)大容器體積 D適當(dāng)升高溫度【解析】加快反應(yīng)速率的外界條件有：升高溫度、增大壓強(qiáng)(有氣體參加的反應(yīng))、增大反應(yīng)物濃度、使用催化劑等?！敬鸢浮緾2下列有關(guān)合成氨工業(yè)的敘述，可用勒夏特列原理來(lái)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C450 左右比室溫更有利于合成氨D合成氨時(shí)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(yùn)用范圍，就是能使已平衡的可逆反應(yīng)發(fā)生平衡移動(dòng)的一些因素。選項(xiàng)A中催化劑不能使平衡移動(dòng)；選項(xiàng)B中加壓可使合成氨反應(yīng)正向移動(dòng)；選項(xiàng)C中高溫不利于合成氨，只能加快反應(yīng)速率，另外，450 左右鐵觸媒活性最大；選項(xiàng)D中，循環(huán)使用，不涉及平衡移動(dòng)問(wèn)題?！敬鸢浮緽31908年德國(guó)化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成本制造大量氨的方法，從而大大滿足了當(dāng)時(shí)日益增長(zhǎng)的人口對(duì)糧食的需求。下列是哈伯法的流程圖，其中為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施是()A BC D【解析】合成氨反應(yīng)為氣體分子總數(shù)減少的放熱反應(yīng)，操作是為了除去雜質(zhì)，防止催化劑中毒；增大壓強(qiáng)，有利于該反應(yīng)向右進(jìn)行，能夠提高轉(zhuǎn)化率；催化劑只能加快反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡，故不能提高轉(zhuǎn)化率；將產(chǎn)物NH3液化分離和循環(huán)操作，均能使原料更充分地利用，提高原料的轉(zhuǎn)化率?！敬鸢浮緽4在可逆反應(yīng)X2Y2Z(吸熱)中，X、Y、Z是三種氣體，為了有利于Z的生成，應(yīng)采用的反應(yīng)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】X2Y2Z(吸熱)反應(yīng)的特點(diǎn)是：(1)可逆反應(yīng)；(2)氣體總體積減小的反應(yīng)；(3)吸熱反應(yīng)。根據(jù)勒夏特列原理可知，高溫高壓有利于化學(xué)平衡正向移動(dòng)，即利于Z的生成?！敬鸢浮緼5氨的合成是一個(gè)可逆反應(yīng)，其正反應(yīng)是放熱的、氣體總體積縮小的反應(yīng)：N2(g)3H2(g)2NH3(g)填表說(shuō)明反應(yīng)條件的改變對(duì)這一反應(yīng)速率的影響和對(duì)平衡混合氣中氨含量的影響。條件的改變對(duì)合成氨反應(yīng)速率的影響對(duì)平衡混合物中氨含量的影響增大壓強(qiáng)降低溫度使用催化劑【答案】條件的改變對(duì)合成氨反應(yīng)速率的影響對(duì)平衡混合物中氨含量的影響增大壓強(qiáng)加快增多降低溫度減慢增多使用催化劑加快無(wú)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(yīng)速率B提高NH3的平衡濃度C降低NH3的沸點(diǎn)D提高N2和H2的利用率【解析】循環(huán)操作后增大了反應(yīng)物N2和H2的濃度，加快了反應(yīng)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(fèi)原料?！敬鸢浮緿2合成氨過(guò)程中為提高原料氫氣的轉(zhuǎn)化率而所采取的下列措施中不正確的是()A不斷將NH3分離出來(lái)B使用過(guò)量的N2C采用高溫 D采用高壓【解析】由N23H22NH3的特點(diǎn)可知，高溫平衡左移不利于提高H2的轉(zhuǎn)化率。高壓和減小NH3的濃度均使平衡右移。使用過(guò)量的N2有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率?！敬鸢浮緾3對(duì)于合成氨的反應(yīng)來(lái)說(shuō)，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(yīng)速率，都對(duì)化學(xué)平衡無(wú)影響B(tài)都對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)有影響，都不影響達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間C都能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，只有壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)有影響D催化劑能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，而壓強(qiáng)無(wú)此作用【解析】對(duì)化學(xué)反應(yīng)N23H22NH3，催化劑只能提高反應(yīng)速率，使反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間縮短，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。高壓能提高反應(yīng)速率，使反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間縮短，也能使化學(xué)平衡向生成NH3的反應(yīng)方向移動(dòng)。【答案】C4一氧化碳和氫氣可以合成甲醇，反應(yīng)：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)(正反應(yīng)放熱)。為了增加甲醇的單位時(shí)間產(chǎn)量，工廠應(yīng)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(yīng)的特點(diǎn)是：(1)可逆反應(yīng)；(2)放熱反應(yīng)；(3)氣體總體積減小的反應(yīng)。若為了增加甲醇的單位時(shí)間產(chǎn)量，則需要反應(yīng)速率快且反應(yīng)最大限度的正向進(jìn)行，故采用高壓、適宜溫度、催化劑?！敬鸢浮緿5反應(yīng)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一可變?nèi)莘e的密閉容器中進(jìn)行，下列條件的改變對(duì)其反應(yīng)速率幾乎無(wú)影響的是()增加C的量將容器的體積縮小一半保持體積不變，充入N2使體系壓強(qiáng)增大保持壓強(qiáng)不變，充入N2使容器體積變大A BC D【解析】增加固體的量、恒容時(shí)充入與反應(yīng)無(wú)關(guān)的氣體，都對(duì)反應(yīng)速率無(wú)影響。相當(dāng)于減壓，反應(yīng)速率減小?！敬鸢浮緾6合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，氨氣的百分含量與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)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(shù)D探索不用氫氮合成氨的新途徑【答案】B7用焦炭、空氣、水為原料制備NH3，則參加反應(yīng)的焦炭與產(chǎn)品氨氣之間的物質(zhì)的量之比為()A34 B32C23 D12【解析】由反應(yīng)：CH2O(g)COH2，COH2O(g)CO2H2，N23H22NH3可得：C2H2NH3。【答案】A82 mol氣體A與3 mol氣體B在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：A(g)3B(g)2C(g)(放熱)，達(dá)到平衡時(shí)，B轉(zhuǎn)化率為50%，則A轉(zhuǎn)化率為()A50% B40%C30% D25%【解析】由A(g)3B(g)2C(g)可知，n(A)轉(zhuǎn)化n(B)轉(zhuǎn)化×3 mol×50%0.5 mol，則A的轉(zhuǎn)化率為×100%25%?！敬鸢浮緿9將V1L的H2和V2L的N2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，達(dá)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(cè)定)，則生成NH3的體積是()A(V1V2V3)L B(V1V2V3)LC(V1V22V3)L DV3(V1V2)L【解析】根據(jù)差量法計(jì)算。由N23H22NH3，可知NH3V(減少)，因V(V1V2V3)L，故V(NH3)V(V1V2V3)L?！敬鸢浮緽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(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得NH3的物質(zhì)的量為0.6 mol。若在該容器中開(kāi)始時(shí)N2的物質(zhì)的量為2.0 mol，H2為6.0 mol，則平衡時(shí)NH3的物質(zhì)的量為()A若為定容容器，n(NH3)1.2 molB若為定容容器，n(NH3)<1.2 molC若為定壓容器，n(NH3)1.2 molD若為定壓容器，n(NH3)>1.2 mol【解析】起始量為原來(lái)的二倍，若在定壓容器中，平衡轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率增大，NH3的平衡量大于原平衡的二倍?！敬鸢浮緾11合成氨工業(yè)的主要反應(yīng)為：N2(g)3H2(g)2NH3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，回答下列問(wèn)題。(1)原料N2不能用空氣代替，而必須用純N2，這是因?yàn)開(kāi)。H2來(lái)自水和焦炭，有關(guān)的化學(xué)方程式為：_。原料氣體必須經(jīng)過(guò)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(jìn)行，試分析各反應(yīng)條件的作用：溫度(500 )_。壓強(qiáng)(5×107Pa)_。催化劑(鐵觸媒)_。(3)從合成塔里出來(lái)的混合氣體中含15%的氨。若N2和H2的轉(zhuǎn)化率相等，則轉(zhuǎn)化率為_(kāi)。工業(yè)上采用_法將氨分離出來(lái)?！窘馕觥?3)利用“三段式”進(jìn)行分析。由于N2和H2轉(zhuǎn)化率相等，則二者起始投料物質(zhì)的量比為13。N2(g)3H2(g)2NH3始(mol) 1 3 0轉(zhuǎn)化(mol) x 3x 2x平衡(mol) 1x 33x 2x則有×100%15%x0.261轉(zhuǎn)化率為×100%26.1%?！敬鸢浮?1)空氣中的O2與H2混合加熱會(huì)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(zhì)，防止催化劑中毒(2)加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間且催化劑在此溫度下活性最大既加快反應(yīng)速率，也能促使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高NH3在平衡混合物中的百分含量加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間(3)26.1%冷凝12(xx·三明高二檢測(cè))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：CH2O(g)COH2；COH2O(g)CO2H2；(1)已知CO(g)1/2O2(g)=CO2(g)；H283.0 kJ·mol1；H2(g)1/2O2(g)=H2O(g)；H285.8 kJ·mol1；寫(xiě)出上述CO與H2O(g)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_。(2)從反應(yīng)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(chǎn)的實(shí)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(3)在實(shí)驗(yàn)室模擬上述反應(yīng)，830 時(shí)在1 L的容器中裝入CO和H2O(g)各2 mol使之反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得容器中CO2的濃度為1 mol·L1，計(jì)算830 時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)?！窘馕觥?1)由已知條件，根據(jù)蓋斯定律很容易寫(xiě)出CO與H2O(g)反應(yīng)的熱化學(xué)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(chǎn)的實(shí)際情況，可選用氨水，因?yàn)樯傻奶间@可做農(nóng)作物肥料。(3)COH2O(g)CO2H2初(mol·L1): 2 2 0 0變(mol·L1): 1 1 1 1平(mol·L1): 1 1 1 1故平衡常數(shù)為：K1?！敬鸢浮?1)CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H2.8 kJ·mol1(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)113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(shí)的化學(xué)方程式是_。(2)n mol CH4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO 0.9n mol，產(chǎn)生H2_mol(用含n的代數(shù)式表示)。(3)K2CO3(aq)和CO2的反應(yīng)在加壓條件下進(jìn)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(xiě)出CO2的一種重要用途)。(5)整個(gè)流程有三處循環(huán)，一是Fe(OH)3循環(huán)，二是K2CO3(aq)循環(huán)，請(qǐng)?jiān)谏鲜隽鞒虉D中指出第三處循環(huán)(循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì))?！窘馕觥?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(yīng)用質(zhì)量守恒進(jìn)行分析，可寫(xiě)出化學(xué)方程式。(2)CH4一次轉(zhuǎn)化的化學(xué)反應(yīng)方程式是CH4H2O(g)CO3H2，生成0.9n mol CO的同時(shí)生成2.7n mol的H2。(3)在K2CO3(aq)和CO2的反應(yīng)中CO2是氣體，加壓必然是有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率或化學(xué)平衡的問(wèn)題，再分析三個(gè)選項(xiàng)可知，應(yīng)選b。(4)CO2的用途較多，也是中學(xué)生應(yīng)當(dāng)熟悉的。(5)合成氨反應(yīng)中，N2和H2的轉(zhuǎn)化率較低，為了提高它們的轉(zhuǎn)化率，在分離出NH3后再將N2和H2循環(huán)使用。【答案】(1)3H2S2Fe(OH)3=Fe2S36H2O(2)2.7n(3)b(4)制汽水、做干冰、生產(chǎn)純堿等(5)N2，H2N2，H2，NH3N2、H214.合成氨工業(yè)對(duì)化學(xué)的國(guó)防工業(yè)具有重要意義。寫(xiě)出氨的兩種重要用途_。.實(shí)驗(yàn)室制備氨氣，下列方法中適宜選用的是_。固態(tài)氯化銨加熱分解固體氫氧化鈉中滴加濃氨水氯化銨溶液與氫氧化鈉溶液共熱固態(tài)氯化銨與氫氧化鈣混合加熱.為了在實(shí)驗(yàn)室利用工業(yè)原料制備少量氨氣，有人設(shè)計(jì)了如下裝置(圖中夾持裝置均已略去)。實(shí)驗(yàn)操作檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性后，關(guān)閉彈簧夾a、b、c、d、e。在A中加入鋅粒，向長(zhǎng)頸漏斗注入一定量稀硫酸。打開(kāi)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(yàn)其純度。關(guān)閉彈簧夾c，取下截去底部的細(xì)口瓶C，打開(kāi)彈簧夾a，將氫氣經(jīng)導(dǎo)管B驗(yàn)純后點(diǎn)燃，然后立即罩上無(wú)底細(xì)口瓶C，塞緊瓶塞，如圖所示。氫氣繼續(xù)在瓶?jī)?nèi)燃燒，幾分鐘后火焰熄滅。用酒精燈加熱反應(yīng)管E，繼續(xù)通氫氣，待無(wú)底細(xì)口瓶C內(nèi)水位下降到液面保持不變時(shí)，打開(kāi)彈簧夾b，無(wú)底細(xì)口瓶C內(nèi)氣體經(jīng)D進(jìn)入反應(yīng)管E，片刻后F中的溶液變紅?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)檢驗(yàn)氫氣純度的目的是_。(2)C瓶?jī)?nèi)水位下降到液面保持不變時(shí)，A裝置內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是_，防止了實(shí)驗(yàn)裝置中壓強(qiáng)過(guò)大。此時(shí)再打開(kāi)彈簧夾b的原因是_，C瓶?jī)?nèi)氣體的成分是_。(3)在步驟中，先加熱鐵觸媒的原因是_。反應(yīng)管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_?！敬鸢浮?制化肥、制硝酸.(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?dú)獾霓D(zhuǎn)化率N2、H2(3)鐵觸媒在較高溫度時(shí)活性增大，加快氨合成的反應(yīng)速率N23H22NH3