2019-2020年高中化學(xué) 主題1課題2 氨的工業(yè)合成課時(shí)作業(yè) 魯科版選修2.doc

2019-2020年高中化學(xué) 主題1課題2 氨的工業(yè)合成課時(shí)作業(yè) 魯科版選修21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)?！敬鸢浮緾4一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。【答案】C6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?！敬鸢浮緼82 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 mol50%0.5 mol，則A的轉(zhuǎn)化率為100%25%。【答案】D9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)(5107Pa)_。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 kJmol1；H2(g)1/2O2(g)=H2O(g)；H285.8 kJmol1；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 molL1，計(jì)算830 時(shí)該反應(yīng)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(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(molL1): 2 2 0 0變(molL1): 1 1 1 1平(molL1): 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 kJmol1(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))。【解析】(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(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?！敬鸢浮?1)3H2S2Fe(OH)3=Fe2S36H2O(2)2.7n(3)b(4)制汽水、做干冰、生產(chǎn)純堿等14.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。回答下列問(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