人教版選修2 1.2人工固氮技術——合成氨 作業(yè).doc

課時跟蹤訓練(二)人工固氮技術合成氨一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分)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2工業(yè)上用氫氣和氮氣合成氨，氫氣的主要來源是()a水和碳氫化合物b電解水c鋅和稀硫酸反應 d液化空氣3合成氨工業(yè)中控制的反應條件應()a溫度越高越好b壓強越大越好c混合氣體中氫氣含量越高越好d所選的催化劑活性越大越好4合成氨時既要使氨的產(chǎn)率增大，又要使反應速率加快，可采取的辦法是()減壓加壓升溫降溫及時從平衡混合氣中分離出nh3補充n2或h2加催化劑減小n2或h2的量a bc d5下列有關催化劑的性質(zhì)、作用的說法正確的是()a合成氨反應若不使用催化劑，該反應就不能進行b反應前后催化劑的質(zhì)量不改變，但化學性質(zhì)要改變c催化劑能縮短反應到達平衡所用的時間，但催化劑損耗量較大d催化劑可以同等程度地改變正、逆反應速率6對于可逆反應n2(g)3h2(g)2nh3(g)(放熱反應)，下列說法正確的是()a達到平衡時反應物和生成物濃度一定相等b達到平衡后加入氨氣，重新達到平衡時，氨氣的濃度比原平衡時大c達到平衡時，升高溫度加快了吸熱反應的速率，降低了放熱反應的速率，所以平衡向逆反應的方向移動d加入催化劑可以縮短到達平衡的時間，這是因為加快了正反應的速率，而減慢了逆反應的速率7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()a11.5% b10.5%c9.75% d13.2%8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，只有增大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，而增大壓強無此作用9一定條件下，合成氨氣反應達到平衡時，測得混合氣體中氨氣的體積分數(shù)為20.0%，與反應前的體積相比，反應后體積縮小的百分率是()a16.7% b20.0%c80.0% d83.3%10對于可逆反應n2(g)3h2(g)2nh3(g)(正反應為放熱反應)，下列說法中正確的是()a達到平衡后加入n2，當重新達到平衡時，nh3的濃度比原平衡的大，h2的濃度比原平衡也大b達到平衡后，升高溫度，既加快了正、逆反應的速率，又提高了nh3的產(chǎn)率c達到平衡后，縮小容器的體積，既有利于加快正、逆反應速率，又有利于提高氫氣的轉(zhuǎn)化率d加入催化劑可以縮短達到平衡的時間，是因為正反應速率增大，逆反應速率減小二、非選擇題(本題包括4小題，共50分)11(12分)工業(yè)上合成氨的化學反應為n2(g)3h2(g)2nh3(g) (正反應為放熱反應)。(1)使用鐵觸媒催化劑是為了_。(2)通常采用11073107 pa的壓強，原因是_。(3)選擇500 左右的溫度進行反應，是由于_。(4)將生成的氨及時從混合氣中分離出來，原因是_。12(12分)合成氨工業(yè)中，原料氣(n2、h2，混有少量co、nh3)在進入合成塔之前，常用醋酸二氨合銅()溶液來吸收co，其化學反應為：ch3coocu(nh3)2conh3ch3coocu(nh3)3co (正反應為放熱反應)。(1)必須除去co的原因是_。(2)醋酸二氨合銅()溶液吸收原料氣中co的適宜條件是_。(3)吸收co后的醋酸二氨合銅()溶液經(jīng)適當處理又可再生，恢復其吸收co的能力而循環(huán)使用，其再生的條件是_。13(12分)已知工業(yè)合成氨的化學反應為：n2(g)3h2(g)2nh3(g) (放熱反應)。(1)化工生產(chǎn)條件選定的主要原因是(選填字母序號)_。a溫度、壓強對化學平衡的影響b鐵觸媒在該溫度時活性大c工業(yè)生產(chǎn)受動力、材料、設備等條件的限制(2)改變反應條件，會使平衡發(fā)生移動。如下圖像表示隨條件改變，氨氣的百分含量的變化趨勢。當橫坐標為壓強時，變化趨勢正確的是(選填字母序號)_，當橫坐標為溫度時，變化趨勢正確的是(選填字母序號)_。(3)當甲烷制氫氣合成氨氣時，甲烷的轉(zhuǎn)化率為75%時，以5.6107 l甲烷為原料能夠合成_l氨氣(假設氣體體積均在標準狀況下測定)。14(14分)為了在實驗室中利用工業(yè)原料制備少量氨氣，有人設計了如下裝置(圖中夾持裝置均已略去)。實驗操作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，向長頸漏斗中注入一定量稀硫酸。打開彈簧夾c、d、e，則a中有氫氣產(chǎn)生。在f出口處收集氫氣并檢驗其純度。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(jīng)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(nèi)燃燒，幾分鐘后火焰熄滅。用酒精燈加熱反應管e，繼續(xù)通氫氣，待無底細口瓶c內(nèi)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(nèi)氣體經(jīng)d進入反應管e，片刻后f中的溶液變紅?；卮鹣铝袉栴}：(1)檢驗氫氣純度的目的是_。(2)c瓶內(nèi)水位下降到液面保持不變時，a裝置內(nèi)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(nèi)氣體的成分是_。(3)在步驟中，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1選d合成氨工業(yè)上采用循環(huán)壓縮，將未反應的n2、h2重新壓縮到合成塔中，提高了n2、h2的利用率。2選ab、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。3選d工業(yè)合成氨的熱化學方程式為n2(g)3h2(g)2nh3(g)h92.4 kjmol1，似乎壓強越大就越有利于平衡向合成氨的方向移動，溫度越高達到平衡的時間就越短，易錯選a或b。實際上在合成氨的工業(yè)生產(chǎn)中，壓強不能太大，否則能耗太高，并且對設備的要求高。而根據(jù)化學平衡移動原理，此反應溫度越低越有利于平衡向正方向移動，但溫度太低，則催化劑的催化活性不能很好地發(fā)揮，反應速率太慢；為解決上述矛盾，一般選擇使催化劑活性最大時的溫度。4選c合成氨反應n2(g)3h2(g)2nh3(g)h0的特點為：可逆、放熱、氣體分子總數(shù)減小。要使平衡向正反應方向移動且反應速率加快，應選c。5選d反應前后催化劑的質(zhì)量和化學性質(zhì)都沒有改變，催化劑可以同等程度地改變正、逆反應速率。6選b反應物和生成物濃度是否相等與反應是否達到平衡狀態(tài)無關，a不正確；升高溫度，不論放熱反應還是吸熱反應的反應速率都加快，c不正確； 催化劑可以同等程度地改變正逆反應的反應速率，d不正確。7選a設混合氣體的體積為100 l，反應掉n2的體積為x。 n2 3h22nh3開始22 l78 l 0平衡22 lx 78 l3x2x由題意：95%解得x2.5 l(n2)100%11.4%。8選c對化學反應n2(g)3h2(g)2nh3(g)，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。施以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。9選a設達到平衡后混合氣體的體積為1l，則其中生成的氨氣的體積為1 l20.0%0.2 l。則根據(jù)反應的化學方程式有：n23h22nh3v 1 3 2 2 0.2 l 0.2 l所以平衡前混合氣體的體積為1 l0.2 l1.2 l，因此反應后氣體體積縮小率為100%16.7%。10選c達到平衡后，加入n2平衡向正反應方向移動，nh3的濃度增大了，而h2的濃度會減??；達到平衡后，升高溫度，正、逆反應速率都增大，但平衡向逆反應方向移動，不利于nh3的生成；達到平衡后，縮小體積即增大壓強，正、逆反應速率都增大，平衡向正反應方向移動，有利于提高h2的轉(zhuǎn)化率；加入催化劑，能同等程度地增大正、逆反應速率，縮短反應達到平衡的時間。11解析：工業(yè)合成氨使用鐵觸媒是為了提高化學反應速率；采用11073107 pa的壓強一方面是為了提高反應速率，同時也可以增大反應物的轉(zhuǎn)化率，但更高的壓強則受到設備的限制；選擇500 左右的溫度，一方面是為了提高反應速率，更主要的是因為催化劑的活性在此溫度時最大；將生成的氨液化后分離出來可使平衡向右移動，反應物的轉(zhuǎn)化率能大大提高。答案：(1)提高反應速率(2)該反應是一個氣體體積減小的反應，增大壓強，有利于平衡向正反應方向移動，壓強過高，對動力、設備要求過高，成本增大，也會降低經(jīng)濟效益，所以綜合考慮，通常采用11073107 pa的壓強(3)合成氨的反應是放熱反應，溫度升高，不利于氨的生成，但溫度過低，反應速率很慢，故采用500 左右的適宜溫度，且500 左右時催化劑的活性最大(4)減小生成物氨的濃度，有利于化學平衡向正反應方向移動12解析：合成氨流程中的除雜，是為了除去能使催化劑中毒的物質(zhì)。題中指出：在合成氨的過程中必須除去co，因此co是屬于使催化劑中毒的物質(zhì)。從吸收co的化學方程式可得：吸收co的反應是正反應為氣體體積縮小的放熱反應，因此為了使co盡可能地被吸收，應采取高壓、低溫的辦法使平衡正向移動；要使醋酸二氨合銅()溶液再生，即要使平衡逆向移動，故必須采取低壓、高溫的辦法。答案：(1)防止co使催化劑中毒(2)高壓、低溫，并于醋酸二氨合銅()溶液中加入較濃氨水(3)低壓、高溫13解析：(1)合成氨工業(yè)條件的選擇，增大壓強，加快反應速率，提高氨的產(chǎn)率，升高溫度主要是考慮催化劑的活性，故a不正確，b正確；壓強不能無限大，要考慮設備、材料、動力的限制，c正確。(2)增大壓強，平衡正向移動，圖像b正確；升高溫度，平衡逆向移動，圖像a正確。(3)由ch4合成氨要經(jīng)過以下化學反應：ch4h2o=co3h2coh2o=co2h23h2n22nh3則ch4與nh3之間的對應關系是ch4nh3合成氨的體積為5.6107 l75%1.12108 l。答案：(1)bc(2)ba(3)1.1210814解析：依據(jù)本題思路檢驗氫氣純度的目的是排除空氣，保證實驗安全；c瓶內(nèi)水位下降到液面保持不變