2012新課標同步導學化學練習《人工固氮技術(shù)-合成氨》(人教版選修2)

PAGE第1單元課題2(本欄目內(nèi)容，在學生用書中以活頁形式分冊裝訂！)一、選擇題1．合成氨所需的原料是()①水②空氣③焦炭④鐵觸媒A．①② B．②③C．①②③ D．全部【解析】鐵觸媒是合成氨的催化劑，不屬于原料?！敬鸢浮緾2．合成氨工業(yè)中控制的反應(yīng)條件應(yīng)()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【解析】工業(yè)合成氨的熱化學方程式：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，似乎壓強越大就越有利于平衡向合成氨的方法移動，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(shè)備的要求高。而根據(jù)化學平衡移動原理，此反應(yīng)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(yīng)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?！敬鸢浮緿3．為了進一步提高合成氨的生產(chǎn)效率，科研中具有開發(fā)價值的是()A．研制高溫下活性較大的催化劑B．尋求NH3的新來源C．研制低溫下活性較大的催化劑D．研制耐高溫高壓的新型材料建造合成塔【解析】合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度有利于提高合成氨的生產(chǎn)效率?！敬鸢浮緾4．已知焦炭、一氧化碳和烴類化合物都能與水反應(yīng)產(chǎn)生合成尿素的原料——氫氣和二氧化碳，從充分利用原料的角度考慮，用下列物質(zhì)生產(chǎn)H2和CO2最為合適的是()A．C B．COC．天然氣 D．石腦油(C5H12、C6H14)【解析】生產(chǎn)出的H2用于合成NH3：N2＋3H2eq\o(,\s\up8(高溫、高壓),\s\do10(催化劑))2NH3再由NH3與CO2合成尿素。由此，可找出H2與CO2的關(guān)系式：3H2～2NH3～CO2。分別寫出備選項中各物質(zhì)與H2O反應(yīng)的化學方程式：A項C＋H2Oeq\o(=,\s\up8(高溫))H2＋CO，CO＋H2Oeq\o(=,\s\up8(高溫))H2＋CO2總反應(yīng)方程式為：C＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(高溫))2H2＋CO2；B項CO＋H2Oeq\o(=,\s\up8(高溫))H2＋CO2；C項CH4＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(高溫))4H2＋CO2；D項C5H12＋10H2Oeq\o(=,\s\up8(高溫))16H2＋5CO2，C6H14＋12H2Oeq\o(=,\s\up8(高溫))19H2＋6CO2。產(chǎn)物中，n(H2)∶n(CO2)最接近3∶1的最合適?！敬鸢浮緿5．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，氨氣占15%，所以生產(chǎn)氨的工廠的效率都很低B．由于氨易液化，N2和H2在實際生產(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℃D．我國合成氨廠采用的壓強是10～30MPa，因為該壓強下鐵觸媒的活性最大【解析】雖然從合成塔出來的混合氣體中NH3只占15%，但由于原料氣N2和H2循環(huán)使用和不斷分離出液氨，所以生產(chǎn)NH3的效率還是很高的，因此A項不正確?？刂品磻?yīng)溫度為500℃，一是為了使反應(yīng)速率不至于很低，二是為了使催化劑活性最大，因此，C選項不正確。增大壓強有利于NH3的合成，但壓強越大，需要的動力越大，對材料的強度和設(shè)備的制造要求越高，我國的合成氨廠一般采用1×107～3×107【答案】B6．反應(yīng)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可變?nèi)莘e的密閉容器中進行，下列條件的改變對其反應(yīng)速率幾乎無影響的是()①增加C的量②將容器的體積縮小一半③保持體積不變，充入N2使體系壓強增大④保持壓強不變，充入N2使容器體積變大A．①④ B．②③C．①③ D．②④【解析】增加固體的量，恒容時充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體，都對反應(yīng)速率無影響。④相當于減壓，反應(yīng)速率減小。【答案】C7．對于可逆反應(yīng)N2(氣)＋3H2(氣)2NH3(氣)ΔH<0，下列說法正確的是()A．達到平衡時反應(yīng)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(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(yīng)的速率，而減慢了逆【答案】(1)適當溫度、高壓、催化劑合成氨：適當溫度、高壓、催化劑；合成SO3：適當溫度、常壓、催化劑(2)減小生成物的濃度，使平衡向生成NH3的方向移動該反應(yīng)向生成SO3的方向進行的程度較大，達到平衡后SO2剩余量較少，故不需要分離SO313．某研究性學習小組利用以下材料來探究NH3的還原性，部分實驗裝置如下圖。材料一NH3是強還原劑，能將某些金屬氧化物還原為金屬單質(zhì)或低價態(tài)的氧化物。如：2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up8(△))3Cu＋N2＋3H2O；材料二Cu＋在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)生成Cu2＋和Cu，Cu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O。請回答下列問題：(1)在實驗室里，該學習小組設(shè)計下列制取純凈干燥氨氣的方案，簡易、可行的最佳方案是________。A．加熱氯化銨固體，再通過堿石灰B．在N2和H2的混合氣體中加入鐵觸媒，并加熱至500℃C．加熱濃氨水，再通過堿石灰D．在生石灰中加入濃氨水，再通過堿石灰(2)為證明NH3還原CuO的反應(yīng)中有水生成，B中應(yīng)放入的試劑是________。(3)當觀察到____________________(填現(xiàn)象)，即表明A中的反應(yīng)已經(jīng)完成。(4)該小組欲用體積比為1∶4的稀硫酸作試劑，檢驗反應(yīng)是否有Cu2O固體生成?，F(xiàn)用98%的濃硫酸配制1∶4的稀硫酸，所需的玻璃儀器除了膠頭滴管外還有______________________________________。可證明還原產(chǎn)物中含有Cu2O的操作及現(xiàn)象是__________________________________。(5)請寫出A中生成Cu2O的化學方程式______________________________________。(6)若用定量的方法測定該反應(yīng)是否生成Cu2O，最簡便且準確的方法是____________?！窘馕觥咳艏訜崧然@生成的氯化氫氣體與氨氣繼續(xù)反應(yīng)生成氯化銨固體，很難使氣體放出，而利用氮氣和氫氣反應(yīng)條件太復(fù)雜，C、D都可以快速制取氨氣，而C用料更簡單。反應(yīng)為通入氨氣還原氧化銅，根據(jù)固體的顏色變化可以判斷反應(yīng)進行的程度。根據(jù)Cu＋在酸性溶液中的不穩(wěn)定性來判斷。【答案】(1)C(2)無水硫酸銅(3)A中固體由黑色完全變?yōu)榧t色(4)燒杯、量筒、玻璃棒加入硫酸后溶液呈藍色(其他合理答案也可)(5)2NH3＋6CuOeq\o(=,\s\up8(△))3Cu2O＋N2＋3H2O(6)稱量反應(yīng)前后裝置A中固體的質(zhì)量14．實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下：已知實驗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)制取氮氣。(1)從上圖中選擇制取氣體的合適裝置：氮氣________、氫氣________。(2)氮氣和氫氣通過甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還有____________、________________________。(3)氨合成器出來經(jīng)冷卻的氣體連續(xù)通入乙裝置的水中吸收氨，________(“會”或“不會”)發(fā)生倒吸；原因是______________________________________。(4)用乙裝置吸收一段時間氨后，再通入空氣，同時將加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內(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)寫出乙裝置中氨氧化的化學方程式：______________________________________。(6)反應(yīng)結(jié)束后錐形瓶內(nèi)的溶液中含有H＋、OH－、________、________。【解析】本題是考查氨的合成和氨催化氧化的實驗題。制取氮氣用氯化銨溶液和亞硝酸鈉溶液加熱反應(yīng)生成，故選a裝置，制取氫氣用鋅與稀硫酸反應(yīng)，不用加熱，選b裝置。甲裝置的作用是混合氮氣、氫氣，干燥氣體，控制氮氣和氫氣的流速。從氨合成器中出來的氣體主要是氮氣和氫氣，通入水中吸收氨氣，因為氮氣、氫氣難溶于水，不會倒吸。氨的催化氧化是一個放熱反應(yīng)，鉑絲保持紅熱，錐形瓶中發(fā)生下列反應(yīng)：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do10(△))4NO＋6H2O,2NO＋O2=