高中化學(xué)人教版選修二學(xué)業(yè)分層測評：第一單元-走進化學(xué)工業(yè)-學(xué)業(yè)分層測評2

2019-2020學(xué)年學(xué)業(yè)分層測評(二)(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達標(biāo)]1．合成氨生產(chǎn)過程采取的措施與化學(xué)平衡移動原理無關(guān)的是()A．選擇適當(dāng)?shù)臏囟?B．增大體系壓強C．使用鐵觸媒作催化劑 D．不斷分離液氨【解析】催化劑只能改變反應(yīng)速率，對平衡移動無影響?！敬鸢浮緾2．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：①C＋H2O(g)=CO＋H2②CO＋H2O(g)=CO2＋H2③N2＋3H2eq\o(,\s\up15(高溫、高壓),\s\do15(催化劑))2NH3參加反應(yīng)的焦炭與氨氣之間的物質(zhì)的量之比約為()A．3∶4 B．3∶2C．2∶3 D．1∶2【解析】此題應(yīng)采用關(guān)系式來求解。由反應(yīng)①②可得C～2H2，由③可得，3H2～2NH3，故：3C～6H2～4NH3，n(C)∶n(NH3)＝3∶4。【答案】A3．1913年德國化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成本制造大量氨的方法，從而大大滿足了當(dāng)時日益增長的人口對糧食的需求。下列是哈伯法的流程圖，其中為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施是()A．①②③ B．②④⑤C．①③⑤ D．②③④【解析】合成氨反應(yīng)為氣體分子總數(shù)減小的放熱反應(yīng)，操作①是為了除去雜質(zhì)，防止催化劑中毒；②增大壓強，有利于該反應(yīng)向右進行，能夠提高轉(zhuǎn)化率；③催化劑只能加快反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡，故不能提高轉(zhuǎn)化率；④將產(chǎn)物NH3液化分離和⑤循環(huán)操作，均能使原料更充分地利用，提高原料的轉(zhuǎn)化率。【答案】B4．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()A．N2、H2 B．催化劑C．N2 D．H2【解析】從合成塔中出來的混合氣體經(jīng)冷凝分離出液氨后剩下N2、H2，可以繼續(xù)參與氨的合成?！敬鸢浮緼5．合成氨反應(yīng)達到平衡時NH3的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示。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【解析】由圖可知：φ(NH3)隨著溫度的升高而顯著下降，故要提高φ(NH3)，必須降低溫度，但目前所用催化劑活性最大時的溫度為400～500℃。故最有前途的研究方向為研制低溫催化劑?！敬鸢浮緾6．在某合成氨廠合成氨的反應(yīng)中，測得合成塔入口處氣體N2、H2、NH3的體積比為6∶18∶1，出口處氣體N2、H2、NH3的體積比為9∶27∶8，則氮氣的轉(zhuǎn)化率為()A．75% B．50%C．25% D．20%研究目的壓強對反應(yīng)的影響(p2>p1)溫度對反應(yīng)的影響平衡體系增加N2的濃度對反應(yīng)的影響催化劑對反應(yīng)的影響示意圖【解析】①根據(jù)到達平衡時間長短判斷反應(yīng)速率大小。②根據(jù)轉(zhuǎn)化率大小以及正逆反應(yīng)速率關(guān)系判斷平衡移動方向。【答案】C[能力提升]11．某企業(yè)生產(chǎn)氨氣的流程如下：請回答下列問題：(1)操作①的名稱是______________，操作④的名稱為______________。(2)寫出②的化學(xué)方程式：_________________________。(3)合成塔出來的高溫高壓氣體中僅含體積分?jǐn)?shù)為25%的氨氣，從混合氣中分離出氨氣的操作是____________，分離出的氮氣和氫氣則重新回到合成塔中。(4)檢驗合成塔中出來的氣體中含有氨氣的方法是________________________________________________________________________________________________________。(5)下列屬于氮的固定的是________。A．由氮氣合成氨B．由氨制氯化銨C．雷雨天氣由氮氣得硝酸鹽D．碳酸氫銨受熱分解【解析】本題考查化學(xué)學(xué)科的基本實驗操作及基礎(chǔ)化學(xué)知識，主要是識記知識，難度不大?！敬鸢浮?1)干餾蒸餾(2)C＋H2O(g)高溫,CO＋H2(3)壓縮液化(4)將濕潤的紅色石蕊試紙置于氣體中，若試紙變藍，則說明含有NH3(5)AC12．某化學(xué)學(xué)習(xí)小組決定在實驗室模擬工業(yè)生產(chǎn)原理制備少量氨氣，設(shè)計了如下實驗；①連接好裝置并檢查實驗裝置的氣密性后，制備少量氫氣并檢驗氫氣純度；②用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉，得到氫氣與氮氣的混合氣體；③用鐵觸媒催化使氫氣與氮氣反應(yīng)生成氨氣；④檢驗氨氣的生成。(1)檢驗氫氣純度的目的是______________________；(2)上述各裝置的接口正確的連接順序為_______________________；(3)操作②時，彈簧夾a、b、c的開、關(guān)情況為________，如何判斷氧氣已經(jīng)完全被消耗掉____________________________________________________；(4)在步驟③中，先加熱鐵觸媒，后通混合氣體的原因是__________，反應(yīng)管D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________________；(5)若有氨氣生成，現(xiàn)象為________________________；(6)該裝置________(填“有”或“無”)缺點，若有，改進措施為________________________________________________________________________________________________________?！窘馕觥奎c燃易燃氣體時，若氣體中混有空氣(氧氣)，點燃會發(fā)生爆炸，故點燃之前一定要檢驗純度；根據(jù)實驗步驟的先后，可確定各裝置的接口順序為①⑤④②③⑥；用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉時，應(yīng)該關(guān)閉彈簧夾b、c，打開a；點燃氫氣，當(dāng)火焰熄滅時，則氧氣被消耗掉；由于鐵觸媒有一定的活性溫度要求，故先加熱鐵觸媒，再通混合氣體；若產(chǎn)生氨氣，溶于水顯堿性，會使E中溶液變紅；為防止催化劑中毒，應(yīng)該在反應(yīng)前把氫氣與氮氣的混合氣體干燥，另外氨氣是一種污染性氣體，不能直接排入大氣中，應(yīng)該設(shè)有尾氣處理裝置?！敬鸢浮?1)防止因氫氣不純而發(fā)生爆炸(2)①⑤④②③⑥(3)關(guān)閉彈簧夾b、c，打開a氫氣在C瓶內(nèi)燃燒，火焰熄滅時，證明氧氣完全被消耗掉(4)鐵觸媒在較高溫度時活性增大，加快合成氨的反應(yīng)速率N2＋3H2eq\o(,\s\up15(鐵觸媒),\s\do15(△))2NH3(5)E中溶液變紅(6)有氫氣與氮氣的混合氣體應(yīng)該先通過干燥裝置，再通入反應(yīng)裝置；⑦后連接一個吸收氨氣的裝置13．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)其合成原理為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ/mol。請回答下列問題：(1)1909年化學(xué)家哈伯在實驗室首次合成了氨。2007年化學(xué)家格哈德·埃特爾在哈伯研究所證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應(yīng)過程，示意如下：分別表示N2、H2、NH3。圖⑤表示生成的NH3離開催化劑表面，圖②和圖③的含義分別是________________________________________________________________________________________________________。(2)合成氨工業(yè)中采取的下列措施可用勒夏特列原理解釋的是________。A．采用較高壓強(10～30MPa)B．采用500℃的高溫C．用鐵觸媒作催化劑D．將生成的氨液化并及時從體系中分離出來，剩余N2和H2循環(huán)到合成塔中，并補充N2和H2(3)下圖是實驗室模擬工業(yè)合成氨的簡易裝置。簡述檢驗有氨氣生成的方法：________________________________________________________________________________________________________。(4)在298K時，將10molN2和30molH2通入合成塔中，放出的熱量小于924kJ，原因是_______________________________________________?！窘馕觥?2)勒夏特列原理只解釋平衡移動問題。(3)根據(jù)氨的性質(zhì)進行檢驗。(4)合成氨的反應(yīng)是可逆反應(yīng)?！敬鸢浮?1)圖②表示N2、H2被吸附在催化劑表面，圖③表示在催化劑表面，N2、H2的化學(xué)鍵斷裂(2)AD(3)把濕潤的紅色石蕊試紙放在導(dǎo)管口處，若試紙變藍則說明有氨氣生成(4)該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，10molN2與30molH2不可能完全反應(yīng)，所以放出的熱量小于924kJ14．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(Ⅰ)溶液來吸收CO，其反應(yīng)為CH3COO[Cu(NH3)2]＋CO＋NH3CH3COO[Cu(NH3)3]·CO(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))(1)必須除CO的原因是__________________________。(2)醋酸二氨合銅(Ⅰ)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(Ⅰ)溶液經(jīng)適當(dāng)處理又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力而循環(huán)使用，其再生的條件是_______________?！窘馕觥亢铣砂钡牧鞒讨械某s，是為了除去能使催化劑中毒的物