2016高考化学一轮复习工业合成氨考点精练 10页

工业合成氨 ‎ ‎　‎ 一．选择题（共20小题）‎ ‎1．下列过程属于人工固氮的是（　　）‎ ‎　 A． 分离液态空气制氮气 ‎　 B． 闪电时N2 转化为NO ‎　 C． 合成氨 ‎　 D． 豆科作物根瘤菌将N2 转化为NH3‎ ‎　‎ ‎2．NH3是一种重要的工业原料．下列关于合成氨的说法中，不正确的是（　　）‎ ‎　 A． 工艺涉及催化技术 ‎　 B． 工艺涉及高温高压技术 ‎　 C． 原料之一的氮气来自空气 ‎　 D． 从合成塔出来的气体中，氨的体积分数为100%‎ ‎　‎ ‎3．下列有关工业生产的叙述正确的是（　　）‎ ‎　 A． 合成氨生产中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率 ‎　 B． 硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量 ‎　 C． 电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室 ‎　 D． 侯氏制碱法是将氨气和二氧化碳先后通入饱和氯化钠溶液中，制得碳酸氢钠固体，再在高温下灼烧，转化为碳酸钠固体 ‎　‎ ‎4．传统合成氨工业需要采用高温、高压和催化剂．近来美国化学家使用新型铁系催化剂，在常温下合成了氨气．下列说法正确的是（　　）‎ ‎　 A． 新型合成氨方法是吸热反应 ‎　 B． 新型合成氨方法可简化生产设备 ‎　 C． 新型催化剂提高了N2和H2的转化率 ‎　 D． 两种方法中该反应的化学平衡常数相同 ‎　‎ ‎5．符合目前工业生产实际的化工生产原理是（　　）‎ ‎　 A． 合成氨工业中，由于氨易液化，N2、H2循环使用，所以总体上氨的产率很高 ‎　 B． 氯气和氢气混合在光照条件下反应生成氯化氢，用水吸收得到盐酸 ‎　 C． 氯碱工业中，电解槽的阳极区产生NaOH ‎　 D． 二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫，三氧化硫在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸 ‎　‎ ‎6．下列有关工业生产的叙述正确的是（　　）‎ ‎　 A． 合成氨生产过程中将NH3液化分离，会降低反应速率，可提高N2、H2的转化率 ‎　 B． 从海水中提镁过程中，电解熔融MgO可制备Mg ‎　 C． 电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解固体的质量比阴极析出固体的质量小 ‎　 D． 电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室 ‎　‎ ‎7．如图是合成氨的简要流程示意图，沿X路线回去的物质是（　　）‎ ‎　 A． N2和H2 B． 催化剂 C． NH3 D． H2‎ ‎　‎ ‎8．下列有关工业生产的叙述正确的是（　　）‎ ‎　 A． 合成氨生产过程中升高温度可加快反应速率，缩短生产周期，故温度越高越好 ‎　 B． 硫酸工业中，使用催化剂是为了提高SO2转化为SO3的转化率 ‎　 C． 电解精炼铜时，精铜作阴极 ‎　 D． 电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室 ‎　‎ ‎9．下列有关工业生产的叙述正确的是（　　）‎ ‎　 A． 合成氨工业中，将NH3及时液化分离有利于加快反应速率 ‎　 B． 氯碱工业中，使用离子交换膜可防止Cl2和NaOH溶液反应 ‎　 C． 硫酸工业中，接触室内安装热交换器，是为了利用沸腾炉中排出的SO2的热量 ‎　 D． 硫酸工业中，SO2的催化氧化不采用高压，是因为压强对SO2转化率无影响 ‎　‎ ‎10．最近美国化学家借助太阳能产生的电能和热能，用空气和水作原料成功地合成了氨气．下列有关说法正确的是（　　）‎ ‎　 A． NH3是电解质 ‎　 B． 该合成氨过程不属于氮的固定 ‎　 C． 空气、水、太阳能均为可再生资源 ‎　 D． 断裂N2中的N≡N键会释放出能量 ‎　‎ ‎11．有关合成氨工业的下列说法中，正确的是（　　）‎ ‎　 A． 从合成塔出来的混合气体，NH3的含量较小，所以生产氨的工厂的效率都很低 ‎　 B． 由于氨可液化分离出来，N2、H2在实际生产中循环使用，所以总体来说氨的产率很高 ‎　 C． 合成氨工业的反应温度控制在‎500℃‎，目的是使化学平衡向正反应方向移动 ‎　 D． 合成氨厂采用的压强是20 MPa～50 MPa，因在该压强下铁触媒的活性最大 ‎　‎ ‎12．下列物质的工业制备原理不正确的是（　　）‎ ‎　 A． 氨气：N2+3H22NH3‎ ‎　 B． 铝：2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑‎ ‎　 C． 氯气：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O ‎　 D． 硫酸：2SO2+O22SO3，SO3+H2O═H2SO4‎ ‎　‎ ‎13．下列关于合成氨和联合制纯碱工业生产的叙述中，正确的是（　　）‎ ‎　 A． 合成氨生产过程中将NH3液化分离，可加大正反应速率，提高N2、H2的转化率 ‎　 B． 联合制碱法生产工艺中采用循环操作，其目的是提高食盐的利用率 ‎　 C． 从氨合成塔出来的混合气体中NH3只占15%左右，所以生产氨的工厂效率都很低 ‎　 D． 联合制碱法中关键的一步是向分离出NaHCO3晶体后的母液中不断地通入CO2‎ ‎　‎ ‎14．下列工业生产所涉及的化学用语表达不正确是（　　）‎ ‎　 A． 工业上制取氯气：MnO2+4HClCl2↑+MnCl2+H2O ‎　 B． 工业上合成氨：N2+3H2 2NH3‎ ‎　 C． 工业上制取粗硅：SiO2+‎2CSi+2CO↑‎ ‎　 D． 工业上生产漂白粉：2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O ‎　‎ ‎15．关于工业合成氨的叙述中错误的是（　　）‎ ‎　 A． 在动力、设备、材料允许的条件下尽可能在高压下进行 ‎　 B． 温度越高越有利于工业合成氨 ‎　 C． 在工业合成氨中N2、H2的循环利用可提高其利用率，降低成本 ‎　 D． 及时从反应体系中分离出氨气有利于平衡向正反应方向移动 ‎　‎ ‎16．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义．哈伯法合成氨需要在20～50MPa的高压和‎500℃‎左右的高温下，并用铁触媒作为催化剂，氨在平衡混合物中的含量仍较少．最近英国俄勒冈大学的化学家使用了一种名为 trans一Fe（DMeOPrPE）2的新催化剂，在常温下合成氨，反应方程式可表示为N2+3H2⇌2NH3．有关说法正确的是（　　）‎ ‎　 A． 哈伯法合成氨是吸热反应，新法合成氨是放热反应 ‎　 B． 新法合成氨不需要在高温条件下，可节约大量能源，具有发展前景 ‎　 C． 新法合成氨能在常温下进行是因为不需要断裂化学键 ‎　 D． 新催化剂降低了反应所需要的能量，使平衡正向移动 ‎　‎ ‎17．下列有关工业生产的叙述正确的是（　　）‎ ‎　 A． 合成氨工业中，将NH3及时液化分离有利于加快反应速率 ‎　 B． 硫酸工业中，接触室内安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量 ‎　 C． 氯碱工业中，使用离子交换膜可防止C12和NaOH溶液反应 ‎　 D． 电镀工业中，必需将镀件与电源的负极相连 ‎　‎ ‎18．合成氨反应的正反应是气体体积减小的放热反应，合成氨工业的生成流程如下：‎ 关于合成氨工业的说法中不正确的是（　　）‎ ‎　 A． 混合气进行循环利用遵循绿色化学思想 ‎　 B． 对原料气进行压缩可以增大原料气的转化率 ‎　 C． 合成氨反应须在低温下进行 ‎　 D． 使用催化剂可以提高反应的速率，但是不能使平衡向正反应方向移动 ‎　‎ ‎19．工业上利用合成氨实现人工固氮．属于合成氨主要原料的是（　　）‎ ‎　 A． NO2 B． 空气 C． Na2CO3 D． KNO3‎ ‎　‎ ‎20．下列生产工艺不能体现“绿色化学”思想的是（　　）‎ ‎　 A． 海水提镁：用电解氯化镁产生的氯气制取盐酸 ‎　 B． 工业制硫酸：提高尾气排放的烟囱高度 ‎　 C． 工业制胆矾：使用稀硫酸、双氧水溶解铜 ‎　 D． 火力发电：在燃煤中加入适量生石灰 ‎　‎ ‎　‎ 二．填空题（共5小题）‎ ‎21．“低碳”既是时尚，也是环保要求．“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂今后联合生产等都是很好的“低碳”生产方式．下面是几个工厂利用废气、废渣（液）联合生产化肥硫酸铵的工艺：‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）工艺操作②为：　　　　　　．‎ 工业合成氨的化学方程式为：　　　　　　．‎ ‎（3）副产品的化学式为　　　　　　．该联合生产工艺中可以循环使用的物质是　　　　　　．‎ ‎（4）在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是　　　　　　‎ ‎（5）写出生成“产品”的化学方程式：　　　　　　．‎ ‎　‎ ‎22．以天然气、焦炭、水、空气为初始原料，可以制得若干化工产品：‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）合成氨中原料气体N2来源于空气，可采用将空气　　　　　　和　　　　　　两种方法，H2可采用上述反应①，其化学方程式为　　　　　　．‎ 对于合成氨N2+3H22NH3△H＜0，其中N2与H2体积比高于1：3的原因是　　　　　　；及时分离NH3的方法是　　　　　　．‎ ‎（3）制取NH4NO3时，NH3的用途有两种，制HNO3的量大于与HNO3反应的量的原因　　　　　　．‎ ‎（4）发生反应⑤的化学方程式为　　　　　　．‎ ‎（5）发生反应③生成C8H18的化学方程式为　　　　　　．‎ ‎　‎ ‎23．氨气是中学化学中常见的气体，其用途广泛．‎ ‎（1）实验室制取氨气的化学方程式是　　　　　　．‎ 工业上氨气可以由氢气和氮气合成如图1．‎ ‎①该反应的热化学方程式是　　　　　　．‎ ‎②随着温度的升高，该反应的化学平衡常数的变化趋势是　　　　　　．‎ ‎③一定温度下，‎2L密闭容器中，5mol N2和5mol H2发生反应，达到平衡时，N2的转化率为20%，该温度下反应的平衡常数的数值是　　　　　　（填字母）．‎ ‎④简述一种检查氨气是否泄露可采用的化学方法：　　　　　　．‎ ‎（3）工业制硫酸的尾气中含较多的SO2，为防止污染空气，回收利用SO2，工业上常用氨水吸收法处理尾气．‎ ‎①当氨水中所含氨的物质的量为3mol，吸收标准状况下‎44.8L SO2时，溶液中的溶质为　　　　　　．‎ ‎②（NH4）2SO3显碱性，用化学平衡原理解释　　　　　　．‎ ‎③NH4HSO3显酸性．用氨水吸收SO2，当吸收液显中性时，溶液中离子浓度关系正确的是　　　　　　（填字母）．‎ a．c（NH4+）=‎2c（SO32﹣）+c（HSO3﹣）‎ b．c（NH4+）＞c（SO32﹣）＞c（H+）=c（OH﹣）‎ c．c（NH4+）+c（H+）=c（SO32﹣）+c（HSO3﹣）+c（OH﹣）‎ ‎（4）氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，下图是供氨水式燃料电池工作原理如图2：‎ ‎①氨气燃料电池的电解质溶液最好选择　　　　　　（填“酸性”、“碱性”或“中性”）溶液．‎ ‎②空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是　　　　　　．‎ ‎③氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池的电极总反应是　　　　　　，正极的电极反应方是　　　　　　．‎ ‎　‎ ‎24．实验室合成氨装置如图：‎ 试回答：‎ ‎（1）装置甲的作用是：①　　　　　　，②　　　　　　，‎ 从丙导出的气体是　　　　　　，‎ ‎（3）乙中发生的反应方程式为　　　　　　，‎ ‎（4）检验产物的简单化学方法是　　　　　　．‎ ‎　‎ ‎25．实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：‎ 已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO2）溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气．‎ ‎（1）从图中选择制取氮气的合适装置：　　　　　　（填编号）‎ 氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用：①　　　　　　②　　　　　　③　　　　　　‎ ‎（3）用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能说明反应发生的现象是　　　　　　，乙装置中的CCl4的作用是　　　　　　．‎ ‎（4）反应结束后锥形瓶内的溶液中含有的离子有：H+、OH﹣、　　　　　　、　　　　　　．‎ ‎　‎ ‎　‎ 三．解答题（共5小题）‎ ‎26．回答下列问题：‎ ‎（1）工业合成氨的原料是氮气和氢气．氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是　　　　　　，　　　　　　；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式　　　　　　，　　　　　　．‎ 设备A中含有电加热器、触煤和热交换器，设备A的名称　　　　　　，其中发生的化学反应方程式为　　　　　　．‎ ‎（3）设备B的名称　　　　　　，其中m和n是两个通水口，入水口是　　　　　　（填“m”或“n”）．不宜从相反方向通水的原因　　　　　　．‎ ‎（4）设备C的作用　　　　　　；‎ ‎（5）在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：CO（g）+H2O（g）⇌CO2 （g）+H2 （g），已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627，若要使CO的转化超过90%，则起始物中c（H2O）：c（CO）不低于　　　　　　．‎ ‎　‎ ‎27．工业合成氨技术是对人类的巨大贡献之一．下面是合成氨的简要流程示意图：‎ ‎（1）设备 I的名称是　　　　　　，沿X路线循环的物质是　　　　　　（填字母）．‎ A．N2和H2 B．催化剂 C．NH3D．N2、H2和NH3‎ 合成氨中H2可以由焦炭和水蒸汽反应获得．请写出该反应的化学方程式：　　　　　　．‎ ‎（3）原料气中往往含有H2S、CO、CO2等杂质，必须除去这些杂质的目的是　　　　　　，常用K2CO3溶液除去CO2，其反应的离子方程式为　　　　　　．‎ ‎（4）近年有人将电磁场直接加在氮气和氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了较高的产率．电磁场对合成氨反应本质的影响是　　　　　　，该方法的优点是　　　　　　．‎ ‎（4）合成氨工业往往含有大量含氨废水，为了防止对环境造成污染，可以利用电解法将NH3•H2O转化为对环境无污染的加以处理．电解时以石墨做电极，以硝酸作为电解质，则理论上处理1mol NH3•H2O，电路中转移电子　　　　　　mol，阳极的电极反应式为　　　　　　．‎ ‎　‎ ‎28．氨在工业上有很多重要应用，合成氨的流程示意图如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）设备A中含有电加热器、触煤和热交换器，设备A的名称　　　　　　，其中发生的化学反应方程式为　　　　　　；原料氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式：　　　　　　；‎ 设备B的名称　　　　　　，其中m和n是两个通水口，入水口是　　　　　　（填“m”或“n”）．不宜从相反方向通水的原因　　　　　　；‎ ‎（3）设备C的作用是　　　　　　．‎ ‎　‎ ‎29．氨气是工农业生产中重要的产品，合成氨并综合利用的某些过程如图所示：‎ ‎（1）原料气中的氢气来源于水和碳氢化合物．请写出甲烷和水在催化剂和高温条件下反应的方程式：　　　　　　．‎ 在工业生产中，设备A的名称为　　　　　　，A中发生的化学反应方程式是　　　　　　．‎ ‎（3）上述生产中向母液通入氨气同时加入　　　　　　，可促进副产品氯化铵的析出．长期使用氯化铵会造成土壤酸化，尿素适用于各种土壤，在土壤中尿素发生水解，其水解的化学方程式是　　　　　　．‎ ‎（4）纯碱在生产生活中有广泛的应用，请写出任意两种用途：　　　　　　．‎ ‎（5）图中所示工业制法获得的纯碱中常含有NaCl杂质，用下述方法可以测定样品中NaCl的质量分数．‎ 样品m溶解沉淀固体n克 ‎①检验沉淀是否洗涤干净的方法是　　　　　　．‎ ‎②样品中NaCl的质量分数的数学表达式为　　　　　　．‎ ‎　‎ ‎30．合成氨工业、硫酸工业的生产工艺流程大致为：‎ 合成塔和接触室中的反应分别为：‎ N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H=0；2SO2（g）+O2（g）⇌2SO2（g）△H=0．‎ ‎（1）写出流程中设备的名称：B　　　　　　，X　　　　　　．‎ 进入合成塔和接触室中的气体都要进行热处理，最理想的热处理方法是　　　　　　．‎ ‎（3）采用循环操作可提高原料的利用率，下列生产中，采用循环操作的是　　　　　　（填序 号）．‎ ‎①硫酸工业 ②合成氨工业 ③硝酸工业 ‎（4）工业上常用98.3%的浓硫酸吸收SO3而不用稀硫酸或水的原因是　　　　　　．‎ ‎（5）工业生产中常用氨﹣﹣酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染、废物利用的目的．硫酸工业尾气中的SO2经处理可以得到一种化肥，该肥料的化学式是　　　　　　．‎ ‎（6）根据化学平衡移动原理，下列条件或措施合理的是　　　　　　（填序号）．‎ ‎①合成氨工业在高压下进行 ②合成氨工业和硫酸工业都使用催化剂 ③及时将氨液化而分离 ④硫酸工业中，净化后的炉气中要有过量空气 ⑤合成氨工业和硫酸工业都采用适宜的温度．‎ ‎　‎ ‎　‎ 工业合成氨 ‎ 参考答案 ‎　‎ 一．选择题（共20小题）‎ ‎1．C 2．D 3．D 4．B 5．A 6．AC 7．A 8．C 9．B 10．C 11．B 12．C 13．B 14．A 15．B 16．B 17．CD 18．C 19．B 20．B ‎ ‎　‎ 二．填空题（共5小题）‎ ‎21．过滤N2+3H22NH3CaOCO2用湿润的红色石蕊试纸放在导气管口，若试纸变蓝，则证明有NH3CaSO4+CO2+2NH3+H2O═CaCO3↓+（NH4）2SO4 ‎ ‎22．深冷分离氧燃烧CH4+2H2OCO2+4H2制H2的成本高于制N2，为了提高H2的转化率，可以提高N2的加入量冷却使NH3液化NH3转化为HNO3的过程中，发生3NO2+H2O═2HNO3+NO及各步反应有损失，用于制HNO3的NH3量应较大CO2+2NH3CO（NH2）2+H2O8CO+17H‎2‎C8H18+8H2O 23．2NH4Cl+Ca（OH）22NH3↑+CaCl2+2H2ON2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）H=-93.36 kJ/mol减小0.5将湿润的红色石蕊试纸接近容器，观察试纸是否变蓝，如果变蓝说明有氨气泄露．（或蘸取浓盐酸接近容器，观察是否有白烟生成，如果有白烟生成说明管道泄露（NH4）2SO3和NH4HSO3NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+SO32-+H2O⇌HSO3-+OH-，SO32-水解程度大于NH4+ 的水解程度使溶液中c（OH-）＞ c（H+），溶液呈碱性ab碱性CO2 4NH3+3O2═2N2+6H2OO2+4e-+2H2O=4OH- ‎ ‎24．干燥气体使N2和H2充分混合（或观察气泡以调节氢气、氮气流速）NH3、N2、H2N2+2H22NH3用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近丙的导管口，有白烟生成，说明有NH3生成（或能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色也说明有氨气生成） ‎ ‎25．a干燥气体控制氢气和氮气的流速混合气体出现红棕色气体防止倒吸NH4+NO3-‎ ‎　‎ 三．解答题（共5小题）‎ ‎26．液化、分馏与碳反应后除去CO‎2C+H2OCO+H2CH4+H2OCO+3H2合成（氨）塔N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）；冷凝塔或冷凝器；n高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，逆向冷凝效果好将液氨与未反应的原料气分离13.8 27．合成塔AC+H2OCO+H2 防止催化剂中毒CO32-+CO2+H2O=2HCO3-在电磁场的作用下，氮氮三键更容易断裂，减少了合成氨反应所需的能量降低能耗，使反应更容易进行32NH3-6e-=N2+6H+ ‎ ‎28．合成塔N2+3H22NH‎3C+H2OCO+H2、CH4+H2OCO+H2冷凝器n高温气体从冷凝塔上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷凝效果更好将液氨和未反应的原料气体分离 29．CH4+2H2OCO2+4H2或CH4+H2OCO+3H2沉淀池NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓NaClCO（NH2）2+H2O=2NH3↑+CO2↑制玻璃、制皂、造纸、纺织、印染等往少量的最后一次洗涤所得滤液中加入稀H2SO4溶液（或AgNO3溶液），若产生白色沉淀，则沉淀没有洗涤干净，若无白色沉淀，则沉淀已洗涤干净（1-）×100% 30．循环压缩机沸腾炉充分利用反应中放出的热量加热反应气①②③由于用稀硫酸或水吸收SO2时易形成酸雾，不利于SO2吸收（NH4）2SO4③④‎ ‎　‎