課題2　人工固氮技術(shù)──合成氨

1、20182019學(xué)年北京選修2 人教版 第一單元課題2人工固氮技術(shù)合成氨（課堂檢測和課后強(qiáng)化訓(xùn)練）課堂檢測1下列反應(yīng)不屬于氮的固定的是()AN2O2eq o(=,sup7(放電)2NOBNH3HCl=NH4ClCN23H22NH3DN23Mgeq o(=,sup7()Mg3N2答案B2對于可逆反應(yīng)N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H0，下列說法正確的是()A達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)物和生成物濃度一定相等B達(dá)到平衡后加入氨氣，重新達(dá)到平衡時(shí)，氨氣的濃度比原平衡時(shí)大C達(dá)到平衡時(shí)，升高溫度加快了吸熱反應(yīng)的速率，降低了放熱反應(yīng)的速率，所以平衡向逆反應(yīng)的方向移動(dòng)D加入催化劑可以縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，這是因?yàn)榧涌?/p>

2、了正反應(yīng)的速率，而減慢了逆反應(yīng)的速率答案B3合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。根據(jù)此圖分析合成氨工業(yè)最有前途的研究方向是()A提高分離技術(shù)B.研制耐高壓的合成塔C研制低溫催化劑D.探索不用N2和H2合成氨的新途徑答案C4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圖所示：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”的目的是_，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氣分離出來。這種分離物質(zhì)的方法的原理類似于下列中的_(

3、填字母)。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(huì)有白煙生成。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_答案(1)高溫、高壓(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=6NH4ClN2課后跟蹤強(qiáng)化訓(xùn)練1氮的循環(huán)在自然界元素的循環(huán)中具有重要的意義，下列過程中，以游離的氮為原料，最終產(chǎn)生氮的化合物的是()A由氨制備銨態(tài)氮肥 B硝化細(xì)菌的硝化過程C動(dòng)物尸體的腐爛 D豆科植物的根瘤菌固氮答案D2下列關(guān)于氮?dú)?、氫氣合成氨的說法中，正確的是()A將氮?dú)?、氫氣合成氨?/p>

4、必須施加高溫、高壓、催化劑等反應(yīng)條件B在氮?dú)?、氫氣合成氨的化學(xué)反應(yīng)中，催化劑的性能對反應(yīng)物的溫度和壓強(qiáng)的高低沒有制約作用C現(xiàn)代工業(yè)上實(shí)施的合成氨屬于仿生固氮D現(xiàn)代工業(yè)上實(shí)施的合成氨屬于人工固氮答案D3下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中，正確的是()A從合成塔出來的混合氣體中，其中NH3只占15%，所以生產(chǎn)氨的工廠的效率都很低B由于氨易液化，N2、H2在實(shí)際生產(chǎn)中循環(huán)使用，所以總體來說，氨的產(chǎn)率很高C合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在500 左右，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D我國合成氨廠采用的壓強(qiáng)是1030 MPa，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最大答案B4實(shí)驗(yàn)室合成氨裝置如下圖所示，則以下說法中錯(cuò)誤的是()A

5、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答案B5合成氨工業(yè)有下列生產(chǎn)流程：原料氣的制備；氨的合成；原料氣的凈化和壓縮；氨的分離。其先后順序正確的是()A BC D答案B6合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。哈伯法合成氨需要在2050 MPa的高壓和500 的高溫下，并用鐵作為催化劑，氨的轉(zhuǎn)化率為10%15%；最近美國俄勒岡大學(xué)的化學(xué)家使用了一種名為transFe(DMeOPrPE)2的催化劑，在常溫下合成出氨。下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是()A哈伯法合成氨是吸熱反應(yīng)，新法合成氨是放熱反應(yīng)B新法合成和哈伯法相比不

6、需要在高溫條件下，可節(jié)約大量能源C新法合成在常溫下進(jìn)行也需要斷裂化學(xué)鍵D新的催化劑降低了反應(yīng)所需要的能量答案A7下圖是合成氨的簡易流程示意圖，沿X路線回去的物質(zhì)是()AN2、H2 B催化劑 CN2 DH2答案A8在NH3、HNO3、H2SO4的工業(yè)生產(chǎn)中，具有的共同點(diǎn)是()A使用吸收塔設(shè)備 B使用加壓條件C使用氫氣做原料 D使用催化劑答案D能力題組9用焦炭、空氣、水為原料制備NH3的有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：CH2O(g)eq o(=,sup7(高溫)COH2COH2O(g)eq o(=,sup9(高溫),sdo9(催化劑)CO2H2N23H22NH3參加反應(yīng)的焦炭與生成的氨氣的物質(zhì)的量之比約為(

7、)A34 B32 C23 D12答案A10合成NH3所需的H2可由煤與H2O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轉(zhuǎn)化率可采用的方法可能有：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答案C11氨在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位?，F(xiàn)在約有80%的氨用來制造化肥，其余的用作生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品的原料。例如，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥如尿素、硝酸銨、磷酸銨、硫酸銨、氯化銨、氨水以及各種含氮混合肥料和復(fù)合肥料，都是以氨為原料制成的。(1)綜合考慮各種因素，在實(shí)際生產(chǎn)中，合成氨一般選擇以_為催化劑，壓強(qiáng)在_之間，溫度在

8、_。(2)要實(shí)現(xiàn)合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)，首先要解決氫氣和氮?dú)獾膩碓磫栴}。氫氣的制取有以下幾條途徑：電解水制取氫氣，由煤或焦炭來制取氫氣，由天然氣或重油制取氫氣。你認(rèn)為哪種方法是最佳選擇？_(填序號(hào))，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為_答案(1)鐵觸媒1030 MPa400500 (2)CH4H2O(g)eq o(=,sup9(催化劑),sdo9(高溫)CO3H2、COH2Oeq o(=,sup9(催化劑),sdo9()CO2H212工業(yè)合成氨是“將空氣變成面包”的反應(yīng)，合成氨工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位，如圖所示是合成氨的簡要流程圖：.原料氣的制備(1)合成氨所需氮?dú)鈦碜钥諝?，方法之一是將空氣液化后再?/p>

9、熱分離；請另外設(shè)計(jì)一種從空氣中分離出氮?dú)獾姆椒ǎ篲。(2)請寫出工業(yè)上獲得氫氣的一種方法(用化學(xué)方程式表示)：_。.原料氣的凈化為了防止催化劑“中毒”，原料氣在進(jìn)入壓縮機(jī)之前必須經(jīng)過凈化、精制處理，“精制”過程通常是將含有少量CO、CO2、O2和H2S等雜質(zhì)的原料氣體通入含有氨水的醋酸亞銅二氨(Cu(NH3)2Ac)溶液，以獲得純凈的原料氣。其中，吸收CO的反應(yīng)為COCu(NH3)2AcNH3H2O Cu(NH3)3COAcH2O(1)H0。(3)為提高CO的吸收率，可采取的有效措施是_。(4)除去氧氣時(shí)，氧氣將Cu(NH3)2Ac氧化為Cu(NH3)4Ac2，則反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量

10、之比是_。.氨的合成(5)工業(yè)上合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為_，在實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高氫氣的轉(zhuǎn)化率而采取的措施是_(填序號(hào))。A降低溫度 B升高溫度 C增大壓強(qiáng)D降低壓強(qiáng) E及時(shí)移出氨答案(1)將空氣與碳作用生成CO2，除去CO2即可得到N2(2)CH2O(g)eq o(=,sup7(高溫)COH2或COH2O(g)eq o(=,sup7(高溫)CO2H2(其他合理答案也可)(3)降低溫度、增大壓強(qiáng)(4)41(5)N23H22NH3CE13如圖所示“合成氨”的演示實(shí)驗(yàn)(夾持儀器均已省略)。在Y形管的一側(cè)用Zn粒和稀H2SO4反應(yīng)制取H2，另一側(cè)用NaNO2固體和NH4Cl飽和溶液反應(yīng)制取N2，N2

11、和H2混合后通過還原鐵粉來合成NH3，再將產(chǎn)生的氣體通入酚酞試液中，若酚酞試液變紅，則說明產(chǎn)生了氨氣。某課外活動(dòng)小組通過查閱資料和多次實(shí)驗(yàn)，得到了如下信息：信息一：NaNO2固體和飽和NH4Cl溶液混合加熱的過程中發(fā)生如下反應(yīng)：NaNO2NH4Cleq o(=,sup7()NH4NO2NaClNH4NO2eq o(=,sup7()NH3HNO22HNO2eq o(=,sup7()N2O3H2O2NH3N2O3eq o(=,sup7()2N23H2O信息二：查閱資料，不同體積比的N2、H2混合氣體在相同實(shí)驗(yàn)條件下合成氨，使酚酞試液變紅所需要的時(shí)間如下：N2和H2的體積比5131111315酚酞變

12、紅色所需時(shí)間/min89786734910據(jù)此回答下列問題：(1)Y形管左側(cè)管中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_。(2)鐵粉撒在石棉絨上的目的是_。(3)課外活動(dòng)小組的同學(xué)們認(rèn)為，該實(shí)驗(yàn)中即使酚酞變紅也不能說明N2和H2反應(yīng)合成了NH3，得出此結(jié)論的理由是_。請你另設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的理由_欲解決這一問題，可以選用下圖中的_裝置連接在原裝置中的_和_之間。(4)在上述實(shí)驗(yàn)過程中，為盡快觀察到酚酞試液變紅的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，應(yīng)該控制N2和H2的體積比為_比較適宜；但該裝置還難以實(shí)現(xiàn)此目的，原因是_(5)實(shí)驗(yàn)過程中通入試管C中的氣體成分有_。答案(1)Zn2H=Zn2H2(2)增大混合氣體與催化劑的接觸面積，

13、使反應(yīng)進(jìn)行得更快(3)由信息一可知，產(chǎn)生N2的過程中，有可能直接產(chǎn)生氨氣將混合加熱產(chǎn)生的氣體直接通入酚酞試液，若試液變紅，則說明理由成立；否則，說明理由不成立AB(4)13無法控制通入B中N2和H2的體積比(5)NH3、N2、H214合成氨所用的原料可以由天然氣制取，其主要反應(yīng)為CH4(g)H2O(g)eq o(=,sup9(催化劑),sdo9()CO(g)3H2(g)。(1)1 m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CH4按上式完全反應(yīng)，產(chǎn)生H2_ mol。(2)CH4和O2之間的反應(yīng)可以為2CH4(g)O2(g)eq o(=,sup7(點(diǎn)燃)2CO(g)4H2(g)，設(shè)CH4同時(shí)和H2O(g)及O2(g)反應(yīng)。1 m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CH4按上述兩式完全反應(yīng)，產(chǎn)物氣體的體積V(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為_。(3)CH4和H2O(g)及富氧空氣(O2含量較高，不同富氧空氣中氧氣含量不同)混合反應(yīng)，產(chǎn)物氣體組成如下表：氣體