高中化學(xué) 主題1 空氣資源 氨的合成檢測題 魯科版選修2

主題1 空氣資源 氨的合成 (時間:90分鐘分值:100分)一、選擇題(本題共12個小題,每小題4分,共48分。每小題只有1個選項符合題意)1.工業(yè)上用氫氣和氮氣合成氨,氫氣的主要來源是()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項生產(chǎn)H2成本太高,不符合實際;D項液化空氣得N2;A項正確。答案：A2.合成氨工業(yè)有下列生產(chǎn)流程,其先后順序為()原料氣制備氨的合成原料氣凈化和壓縮氨的分離A.B.C.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。答案：B3.合成氨工業(yè)中,常加熱至500 ,下列敘述中正確的是()A.加快反應(yīng)速率,縮短達到化學(xué)平衡所需時間B.加快v(正),減小v(逆)C.使平衡向合成氨方向移動D.提高原料轉(zhuǎn)化率答案：A4.如圖表示溫度、壓強對平衡N2+3H22NH3+Q的影響,y軸是指()A.平衡氣體中NH3的體積分數(shù)B.H2的轉(zhuǎn)化率C.N2的物質(zhì)的量D.正反應(yīng)速率答案：C5.加壓法吸收NO2主要因為3NO2+H2O2HNO3+NO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：3NO2+H2O2HNO3+NO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。答案：D6.進行氨的催化氧化實驗時,鉑絲不能接觸氨水是因為()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,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)。答案：C7.所有氮的氧化物都能和灼熱的鐵進行如下反應(yīng):4NxOy+3yFeyFe3O4+2xN2,將2 mol NxOy通過600 g灼熱的鐵粉完全反應(yīng)后,生成1 mol N2和1 mol Fe3O4,則使用的NxOy是()(導(dǎo)學(xué)號52710022)A.NO2B.N2O3C.N2O4D.N2O5答案：A8.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.鋅與濃硝酸反應(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)性的強酸解析：濃硝酸通常呈黃色是由于NO2溶于硝酸中。答案：A9.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)H<0,欲提高CO的轉(zhuǎn)化率可采用的方法有:降低溫度;增大壓強;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.B.C.D.解析：該反應(yīng)是一個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;若增大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;增大壓強和使用催化劑只能加快反應(yīng)速率,縮短達到平衡的時間,而與平衡時CO的轉(zhuǎn)化率無關(guān)。答案：B10.在一定條件下,進入氨合成塔的混合氣體中氮氣的體積占22%,氫氣的體積占78%,經(jīng)合成反應(yīng)達到平衡后,在相同溫度和壓強下,氣體體積縮小至原體積的95%,氮氣的轉(zhuǎn)化率接近于()(導(dǎo)學(xué)號52710023)A.11.5%B.10.5%C.9.75%D.13.2%解析：設(shè)混合氣體的體積為100 L,反應(yīng)掉N2的體積為x。由題意:=95%解得x=2.5 L,(N2)=100%11.4%。答案：A11.物質(zhì)在“潮濕的空氣”中發(fā)生的變化,主要與空氣中某氣體有關(guān)。下列說法中不正確的是()A.鋼鐵生銹與氧氣、水蒸氣有關(guān)B.氫氧化鈉固體潮解、變質(zhì)與水蒸氣、二氧化碳有關(guān)C.銅器表面生成銅綠與氧氣、二氧化碳、水蒸氣有關(guān)D.生石灰堆放久了會變質(zhì)與氧氣有關(guān)答案：D12.足量銅與一定量的濃硝酸反應(yīng),得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體,這些氣體與1.68 L O2(標準狀況)混合后通入水中,所有氣體完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加入5 molL-1 NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,則消耗NaOH溶液的體積是()(導(dǎo)學(xué)號52710024)A.60 mLB.45 mLC.30 mLD.15 mL解析：由題意可知:HNO3,由此分析可得:Cu失去的電子數(shù)與O2得到的電子數(shù)相等,即n(Cu)=2n(O2)=2=0.15 mol。根據(jù)質(zhì)量守恒及NaOH和Cu(NO3)2的反應(yīng)可得關(guān)系式:n(NaOH)=2nCu(NO3)2=2n(Cu)=0.3 mol,則VNaOH(aq)=0.06 L=60 mL。答案：A二、非選擇題(本題共5個小題,共52分)13.(12分)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N2+3H22NH3H<0,其中N2與H2體積比高于13的原因是;及時分離NH3的方法是。(3)制取NH4NO3時,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。解析：(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CH4+2H2OCO2+4H2;(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;及時分離NH3,使化學(xué)平衡向右進行,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):3NO2+H2O2HNO3+NO及各步反應(yīng)有損失,一般應(yīng)為制HNO3時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:CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O;(5)根據(jù)反應(yīng)條件信息及元素守恒,反應(yīng)應(yīng)為:8CO+17H2C8H18+8H2O。答案：(1)深冷分離變壓吸附CH4+2H2OCO2+4H2(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3NO2+H2O2HNO3+NO及各步反應(yīng)有損失,制HNO3的NH3用量應(yīng)較大(4)CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O(5)8CO+17H2C8H18+8H2O14.(12分)某學(xué)習(xí)小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱,按下圖裝置進行實驗(夾持儀器已略去)。實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的結(jié)論是濃硝酸的氧化性強于稀硝酸?？蛇x藥品:濃硝酸、3 molL-1稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳已知:氫氧化鈉溶液不與NO反應(yīng),能與NO2反應(yīng)。2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O。(1)實驗應(yīng)避免有害氣體排放到空氣中。裝置、中盛放的藥品依次是。(2)滴加濃硝酸之前的操作是檢驗裝置的氣密性,加入藥品,打開彈簧夾后。(3)裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。(4)裝置的作用是,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。(5)該小組得出的結(jié)論所依據(jù)的實驗現(xiàn)象是。(6)實驗結(jié)束后,同學(xué)們發(fā)現(xiàn)裝置中溶液呈綠色,而不顯藍色。甲同學(xué)認為是該溶液中硝酸銅的質(zhì)量分數(shù)較高所致,而乙同學(xué)認為是該溶液中溶解了生成的氣體。同學(xué)們分別設(shè)計了以下4個實驗來判斷兩種看法是否正確。這些方案中可行的是(選填序號字母)。a.加熱該綠色溶液,觀察顏色變化b.加水稀釋該綠色溶液,觀察顏色變化c.向該綠色溶液中通入氮氣,觀察顏色變化d.向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生的氣體,觀察顏色變化答案：(1)3 molL-1稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液(2)通入CO2一段時間,關(guān)閉彈簧夾,將裝置中導(dǎo)管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)(3)Cu+4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O(4)將NO2轉(zhuǎn)化為NO3NO2+H2O2HNO3+NO(5)裝置中液面上方氣體仍為無色,裝置中液面上方氣體由無色變?yōu)榧t棕色(6)acd15.(8分)硝酸大量用于制造無機肥料,如硝酸銨、硝酸鈣、硝酸磷肥,還廣泛用于其他工業(yè)生產(chǎn)。硝酸工業(yè)生產(chǎn)流程圖如圖所示:(導(dǎo)學(xué)號52710025)(1)第一步是氨的接觸氧化,在一定溫度下以鉑銠合金網(wǎng)作為催化劑,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(2)在吸收塔中用水循環(huán)吸收NO2得到硝酸,寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:,該過程是放熱的,為了使吸收效果更好,在吸收過程中需要控制在條件下。(3)尾氣中含有氮的氧化物,直接排放到空氣中會危害環(huán)境,寫出一項氮的氧化物可能引起的環(huán)境問題,工業(yè)上常用純堿溶液吸收NO2,生成亞硝酸鹽、硝酸鹽和其他物質(zhì),寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:。答案：(1)4NH3+5O24NO+6H2O(2)3NO2+H2O2HNO3+NO低溫、高壓(3)光化學(xué)煙霧、酸雨、破壞臭氧層等(任答一項)2NO2+Na2CO3NaNO3+NaNO2+CO216.(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):(導(dǎo)學(xué)號52710026)請?zhí)顚懴铝锌瞻?(1)已知0.5 mol甲烷與0.5 mol水蒸氣在t 、p kPa時,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分離出來,并將分離出氨后的氮氣和氫氣循環(huán)利用,同時補充氮氣和氫氣。請運用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點說明采取該措施的理由:。(3)當甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為75%時,以5.60107 L甲烷為原料能夠合成 L氨氣(假設(shè)體積均在標準狀況下測定)。(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:;。解析：(2)N2與H2合成NH3的反應(yīng)(N2+3H22NH3)是一個可逆反應(yīng),在該反應(yīng)中,補充氮氣和氫氣有利于增大反應(yīng)速率,分離氨和補充氮氣與氫氣都有利于平衡正向移動,同時循環(huán)利用可以節(jié)約原料。(3)由CH4+2H2O(g)CO2+4H2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 L10775%=1.12108 L。(4)因所寫同分異構(gòu)體需含有碳氧雙鍵,根據(jù)價鍵理論結(jié)合尿素的結(jié)構(gòu)簡式很容易寫出其同分異構(gòu)體為,。答案：(1)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H=+2a kJmol-1(2)增大氮氣和氫氣的濃度有利于增大反應(yīng)速率;減小氨氣的濃度,增大氮氣和氫氣的濃度均有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(3)1.12108(4)17.(10分)硝酸工業(yè)尾氣中的氮的氧化物(NO、NO2)是主要的大氣污染物,其常用的治理方法中有以下兩種(已簡化):(導(dǎo)學(xué)號52710027)NaOH吸收方法,反應(yīng)原理如下:2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O;NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O。氨的催化還原法,反應(yīng)原理是:6NOx+4xNH3(3+2x)N2+6xH2O?，F(xiàn)有一定量的含NO2和NO的硝酸工業(yè)尾氣(不含其他氣體),若用過量的NaOH溶液吸收后,溶液中NaNO3和NaNO2的物質(zhì)的量之比與原混合氣NO、NO2氣體物質(zhì)的量之比相等。(1)若用NOx表示該尾氣中氮的氧化物的平均組成,試求x值。(2)將1體積的該尾氣用氨催化還原法處理,至少消耗多少體積相同狀況下的氨氣?解析：設(shè)尾氣中含NO2的物質(zhì)的量為a,NO的物質(zhì)的量為b,參加第一個反應(yīng)的NO2為(a-b),生成NaNO2和NaNO3各。(1)由題意,得到下式(a-3b)(a+b)=0,即a-3b=0,故x=2+1=。(2)又因為氨的催化還原中,NOx中N由+價0價,NH3中的N由-30價,根據(jù)電子得失守恒:12N+14NH313N2+21H2O,即處理1體積的尾氣需消耗體積的氨。答案：(1)x=(2)體積