高中化學(xué)魯科版化學(xué)與技術(shù)主題一空氣資源氨的合成單元測(cè)試 主題歸納提升

一、空氣分離eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(方法——深冷分離、變壓吸附分離、,膜分離,原理))二、合成氨工業(yè)合成氨eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(適宜條件的選擇\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(目的：盡可能加快反應(yīng)速率和提高反應(yīng)進(jìn)行的,程度依據(jù)：外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué),平衡影響的規(guī)律,\a\vs4\al(適,宜,條,件)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)：可逆，氣體總體積,縮小的放熱反應(yīng),\a\vs4\al(適宜,條件)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(500°C，鐵觸媒,20～50MPa,循環(huán)操作過(guò)程N(yùn)2與H2濃度比,為1∶3)))))),合成氨工業(yè)簡(jiǎn)述\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原料：空氣、燃料煤、天然氣、石油、水,反應(yīng)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(H2Og＋Ceq\o(=,\s\up8(高溫)\s\do8())CO＋H2,H2Og＋CO\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(△))CO2＋H2,N2＋3H2\o(,\s\up8(高溫、高壓),\s\do8(催化劑))2NH3)),設(shè)備：氨合成塔,過(guò)程：原料氣制備→凈化→壓縮→合成→分離))))三、硝酸的制法1．實(shí)驗(yàn)室制法硝酸鹽與濃H2SO4微熱：NaNO3(固)＋H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up8(△),\s\do8())NaHSO4＋HNO3↑2．工業(yè)制法氨的催化氧化法(1)原理：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up8(Pt),\s\do8(△))4NO＋6H2OΔH<02NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO(循環(huán)操作)(2)尾氣處理：用堿液吸收NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O或2NO2＋Na2CO3=NaNO2＋NaNO3＋CO2氮的氧化物溶于水的計(jì)算問(wèn)題或NO2與NO(非O2)的混合氣體溶于水時(shí)可依據(jù)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，利用氣體體積變化差值進(jìn)行計(jì)算。2．NO2和O2的混合氣體溶于水時(shí)，由4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可知，當(dāng)體積比V(NO2)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶1，恰好完全反應(yīng),>4∶1，NO2過(guò)量，剩余氣體為NO,<4∶1，O2過(guò)量，剩余氣體為O2))3．NO和O2同時(shí)通入水中時(shí)，其反應(yīng)是：2NO＋O2=2NO24NO2＋O2＋2H2O=4HNO3總反應(yīng)式為4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3當(dāng)體積比V(NO)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶3，恰好完全反應(yīng),>4∶3，剩余NO,<4∶3，剩余O2))將盛有25mL一氧化氮、二氧化氮混合氣體的量筒，倒立于水槽中，反應(yīng)后氣體體積縮小為15mL，則原混合氣體中一氧化氮與二氧化氮的體積比是()A．2∶3 B．3∶2C．4∶1 D．1∶4【解析】應(yīng)用反應(yīng)前后氣體體積之差計(jì)算。一氧化氮不溶于水，二氧化氮與水反應(yīng)：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，由反應(yīng)方程式可知3體積的NO2被水充分吸收后生成1體積NO，體積減少2體積，現(xiàn)由25mL縮小至15mL，氣體體積減少了10mL，故原NO、NO2混合氣體中NO2的體積為15mL，NO為25mL－15mL＝10mL；原混合氣體中NO和NO2的體積比為10∶15＝2∶3?！敬鸢浮緼化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的兩率及其應(yīng)用1.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(1)定義：化學(xué)反應(yīng)中某反應(yīng)物的實(shí)際反應(yīng)量與實(shí)際投入量之比(通常用百分?jǐn)?shù)表示)叫做該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，即某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(該反應(yīng)物的實(shí)際反應(yīng)量,該反應(yīng)物的實(shí)際投入量)×100%，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率又叫做反應(yīng)物的利用率。(2)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的特性①反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率總是小于1。②某種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等于該物質(zhì)中某種元素的轉(zhuǎn)化率。③某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與該反應(yīng)物的損失率之和為1。④在相關(guān)聯(lián)的多步反應(yīng)中，在各分步反應(yīng)中保持元素質(zhì)量守恒關(guān)系的幾種反應(yīng)物，其轉(zhuǎn)化率的乘積等于某一種反應(yīng)物的總轉(zhuǎn)化率。2．生成物的產(chǎn)率(1)定義：化學(xué)反應(yīng)中某生成物的實(shí)際生成量與理論生成量之比(通常用百分?jǐn)?shù)表示)叫做該生成物的產(chǎn)率，即某生成物的產(chǎn)率＝eq\f(該物質(zhì)的實(shí)際生成量,該物質(zhì)的理論生成量)×100%。(2)生成物產(chǎn)率的特性①生成物的產(chǎn)率總是小于1。②生成物的產(chǎn)率跟與該生成物保持元素質(zhì)量守恒的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相等?；瘜W(xué)反應(yīng)4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up8(高溫))2Fe2O3＋8SO2中，實(shí)際投入FeS2t，實(shí)際反應(yīng)t，實(shí)際生成SO2t，理論上生成SO2t，則：FeS2的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______，SO2的產(chǎn)率為_(kāi)_______。【解析】FeS2的轉(zhuǎn)化率＝eq\ft,t)×100%＝80%，SO2的產(chǎn)率＝eq\ft,t)×100%＝80%?！敬鸢浮?0%80%1．對(duì)于可逆反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up8(高溫、高壓),\s\do8(催化劑))2NH3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，下列說(shuō)法中正確的是()A．達(dá)到平衡后加入N2，當(dāng)重新達(dá)到平衡時(shí)，NH3的濃度比原平衡的大，H2的濃度比原平衡也大B．達(dá)到平衡后，升高溫度，既加快了正、逆反應(yīng)的速率，又提高了NH3的產(chǎn)率C．達(dá)到平衡后，縮小容器的體積，既有利于加快正、逆反應(yīng)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(dá)到平衡的時(shí)間，是因?yàn)檎磻?yīng)速率增大了，逆反應(yīng)速率減小了【解析】達(dá)到平衡后，加入N2平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NH3的濃度增大了，而H2的濃度會(huì)減小；達(dá)到平衡后，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，但平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，不利于NH3的生成；達(dá)到平衡后，縮小體積即增大壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，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(yīng)速率，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間?！敬鸢浮緾2．盛滿(mǎn)等體積NO和NO2的混合氣體的試管，倒置在水槽中，反應(yīng)完畢后液面上升的高度是試管的()A．1/2 B．1/3C．2/3 D．5/6【答案】B3．如右圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物)，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r(shí)，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿(mǎn)試管。當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過(guò)多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿(mǎn)，原來(lái)試管中盛裝的氣體()A．可能是N2與NO2的混合氣體B．可能是O2與NO的混合氣體C．可能是NO與NO2的混合氣體D．只可能是NO2一種氣體【解析】試管中盛裝的是紅棕色氣體，且能溶于水，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，故試管中一定含NO2；經(jīng)過(guò)多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿(mǎn)，故試管中一定不含N2；但試管中可能還含有O2或NO。【答案】C4．用3molNH3氧化制備HNO3時(shí)，若NH3的轉(zhuǎn)化率為60%，(其他過(guò)程完全轉(zhuǎn)化)則制得HNO3的質(zhì)量為()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：28920233】A．63g B．113.4gC．126g D．189g【解析】由關(guān)系式：NH3～NO～NO2～HNO3可知，轉(zhuǎn)化生成的n(HNO3)＝n(NH3)×60%＝3mol×60%＝mol。m(HNO3)＝63g·mol－1×mol＝113.4g。【答案】B5．無(wú)色混合氣體中，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的幾種，將100mL甲氣體依次經(jīng)過(guò)下圖實(shí)驗(yàn)的處理，結(jié)果得到酸性溶液且最終無(wú)剩余氣體。則甲氣體的組成為()A．NH3、NO2、N2 B．NH3、NO、CO2C．NH3、NO、CO2、N2 D．NO、CO2、N2【解析】通過(guò)濃H2SO4氣體體積縮小，則一定含NH3，再通過(guò)Na2O2后，氣體顯紅棕色，則一定有NO、CO2。最后無(wú)氣體剩余，則一定無(wú)N2，原混合氣體無(wú)色，則無(wú)NO2，故B項(xiàng)正確?！敬鸢浮緽6．工業(yè)上常用氨氧化法生產(chǎn)硝酸，其過(guò)程包括氨的催化氧化(催化劑為鉑銠合金絲網(wǎng))、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)氨催化氧化的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________________。(2)原料氣中空氣必須過(guò)量，其主要原因是___________________________________________________________________________________________。(3)將鉑銠合金做成薄絲網(wǎng)的主要原因是_____________________________________________________________________________________________。(4)水吸收二氧化氮生成硝酸為放熱反應(yīng)，其化學(xué)方程為_(kāi)_______________。為了提高水對(duì)二氧化氮的吸收率，可采取的措施為_(kāi)______________________________________________________________________________________________________________。(寫(xiě)出2種措施即可)【解析】(1)氨催化氧化的產(chǎn)物是一氧化氮和水，是工業(yè)生產(chǎn)硝酸獲得一氧化氮的一步反應(yīng)，化學(xué)方程式為4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(高溫))4NO＋6H2O。(2)根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理：增加原料氣中空氣的量，即加大了氧氣的量可以使平衡向右移動(dòng)，提高氨的轉(zhuǎn)化率和一氧化氮的生成率。(3)在氨催化氧化時(shí)，將鉑銠合金做成薄絲網(wǎng)，可以增大單位質(zhì)量的催化劑與反應(yīng)物的接觸面積，讓反應(yīng)更充分。(4)水吸收二氧化氮生成硝酸的反應(yīng)為3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，該反應(yīng)放熱，可以使平衡向右移動(dòng)的方法是加壓、降溫或及時(shí)把生成的硝酸移走?！敬鸢浮?1)4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(高溫))4NO＋6H2O(2)增加O2的量使平衡右移，提高NH3的轉(zhuǎn)化率和NO的產(chǎn)率(3)增大單位質(zhì)量的催化劑與反應(yīng)物的接觸面積(4)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO加壓、降溫、及時(shí)移走生成的硝酸等7．實(shí)驗(yàn)室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下：已知實(shí)驗(yàn)室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO2)溶液與飽和氯化銨溶液經(jīng)加熱后反應(yīng)制取氮?dú)狻?1)從圖中選擇制取氣體的合適裝置：氮?dú)鈅___________、氫氣______________(填字母)。(2)氮?dú)夂蜌錃馔ㄟ^(guò)甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還有________、________。(3)將氨合成器出來(lái)經(jīng)冷卻的氣體連續(xù)通入乙裝置的水中吸收氨，________(填“會(huì)”或“不會(huì)”)發(fā)生倒吸，原因是_______________________________________________________________________________________。(4)用乙裝置吸收一段時(shí)間氨后，再通入空氣，同時(shí)將經(jīng)加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶?jī)?nèi)，能使鉑絲保持紅熱的原因是____________________________，錐形瓶中還可觀察到的現(xiàn)象是_________________________________________。(5)寫(xiě)出乙裝置中氨氧化的化學(xué)方程式：______________________________________________________________________________________________。(6)反應(yīng)結(jié)束后錐形瓶?jī)?nèi)的溶液中含有H＋、OH－、______、________等離子?！敬鸢浮?1)ab(2)干燥氣體控制氫氣和氮?dú)獾牧魉?3)不會(huì)因?yàn)榛旌蠚怏w中含有大量難溶于水的氮?dú)?、氫氣兩種氣體(4)氨的氧化反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)有紅棕色氣體產(chǎn)生(5)4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(高溫))4NO＋6H2O(6)NHeq\o\al(＋,4)NOeq\o\al(－,3)8．下圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的流程。合成塔中內(nèi)置鐵觸媒，氧化爐中內(nèi)置Pt-Rh合金網(wǎng)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)1908年化學(xué)家哈伯在實(shí)驗(yàn)室首次合成了氨。2023年化學(xué)家格哈德·埃特爾在哈伯研究所證實(shí)了氫氣與氮?dú)庠诠腆w催化劑表面合成氨的反應(yīng)過(guò)程。示意圖如下：分別表示N2、H2、NH3。圖⑤表示生成的NH3離開(kāi)催化劑表面，圖②和圖③的含義分別是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up8(高溫、高壓),\s\do8(催化劑))2NH3(g)，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)平衡