新高中化學(xué)課時(shí)跟蹤訓(xùn)練二人工固氮技術(shù)--合成氨新人教版選修2.doc

新高中化學(xué)課時(shí)跟蹤訓(xùn)練二人工固氮技術(shù)_合成氨新人教版選修2一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分)1合成氨工業(yè)上采用循環(huán)操作，主要是為了()A加快反應(yīng)速率B提高NH3的平衡濃度C降低NH3的沸點(diǎn)D提高N2和H2的利用率2工業(yè)上用氫氣和氮?dú)夂铣砂?，氫氣的主要來源?)A水和碳?xì)浠衔顱電解水C鋅和稀硫酸反應(yīng) D液化空氣3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(qiáng)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4合成氨時(shí)既要使氨的產(chǎn)率增大，又要使反應(yīng)速率加快，可采取的辦法是()減壓加壓升溫降溫及時(shí)從平衡混合氣中分離出NH3補(bǔ)充N2或H2加催化劑減小N2或H2的量A BC D5下列有關(guān)催化劑的性質(zhì)、作用的說法正確的是()A合成氨反應(yīng)若不使用催化劑，該反應(yīng)就不能進(jìn)行B反應(yīng)前后催化劑的質(zhì)量不改變，但化學(xué)性質(zhì)要改變C催化劑能縮短反應(yīng)到達(dá)平衡所用的時(shí)間，但催化劑損耗量較大D催化劑可以同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率6對(duì)于可逆反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)(放熱反應(yīng))，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)榧涌炝苏磻?yīng)的速率，而減慢了逆反應(yīng)的速率7在一定條件下，進(jìn)入氨合成塔的混合氣體中氮?dú)獾捏w積占22%，氫氣的體積占78%，經(jīng)合成反應(yīng)達(dá)到平衡后，在相同溫度和壓強(qiáng)下，氣體體積縮小至原體積的95%，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率接近于()A11.5% B10.5%C9.75% D13.2%8對(duì)于合成氨的反應(yīng)來說，使用催化劑和施以高壓，下列敘述中正確的是()A都能提高反應(yīng)速率，都對(duì)化學(xué)平衡無影響B(tài)都對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)有影響，都不影響達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間C都能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，只有增大壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)有影響D催化劑能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，而增大壓強(qiáng)無此作用9一定條件下，合成氨氣反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得混合氣體中氨氣的體積分?jǐn)?shù)為20.0%，與反應(yīng)前的體積相比，反應(yīng)后體積縮小的百分率是()A16.7% B20.0%C80.0% D83.3%10對(duì)于可逆反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，下列說法中正確的是()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，逆反應(yīng)速率減小二、非選擇題(本題包括4小題，共50分)11(12分)工業(yè)上合成氨的化學(xué)反應(yīng)為N2(g)3H2(g)2NH3(g) (正反應(yīng)為放熱反應(yīng))。(1)使用鐵觸媒催化劑是為了_。(2)通常采用11073107 Pa的壓強(qiáng)，原因是_。(3)選擇500 左右的溫度進(jìn)行反應(yīng)，是由于_。(4)將生成的氨及時(shí)從混合氣中分離出來，原因是_。12(12分)合成氨工業(yè)中，原料氣(N2、H2，混有少量CO、NH3)在進(jìn)入合成塔之前，常用醋酸二氨合銅()溶液來吸收CO，其化學(xué)反應(yīng)為：CH3COOCu(NH3)2CONH3CH3COOCu(NH3)3CO (正反應(yīng)為放熱反應(yīng))。(1)必須除去CO的原因是_。(2)醋酸二氨合銅()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()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_。13(12分)已知工業(yè)合成氨的化學(xué)反應(yīng)為：N2(g)3H2(g)2NH3(g) (放熱反應(yīng))。(1)化工生產(chǎn)條件選定的主要原因是(選填字母序號(hào))_。A溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響B(tài)鐵觸媒在該溫度時(shí)活性大C工業(yè)生產(chǎn)受動(dòng)力、材料、設(shè)備等條件的限制(2)改變反應(yīng)條件，會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)。如下圖像表示隨條件改變，氨氣的百分含量的變化趨勢(shì)。當(dāng)橫坐標(biāo)為壓強(qiáng)時(shí)，變化趨勢(shì)正確的是(選填字母序號(hào))_，當(dāng)橫坐標(biāo)為溫度時(shí)，變化趨勢(shì)正確的是(選填字母序號(hào))_。(3)當(dāng)甲烷制氫氣合成氨氣時(shí)，甲烷的轉(zhuǎn)化率為75%時(shí)，以5.6107 L甲烷為原料能夠合成_L氨氣(假設(shè)氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定)。14(14分)為了在實(shí)驗(yàn)室中利用工業(yè)原料制備少量氨氣，有人設(shè)計(jì)了如下裝置(圖中夾持裝置均已略去)。實(shí)驗(yàn)操作檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性后，關(guān)閉彈簧夾a、b、c、d、e。在A中加入鋅粒，向長(zhǎng)頸漏斗中注入一定量稀硫酸。打開彈簧夾c、d、e，則A中有氫氣產(chǎn)生。在F出口處收集氫氣并檢驗(yàn)其純度。關(guān)閉彈簧夾c，取下截去底部的細(xì)口瓶C，打開彈簧夾a，將氫氣經(jīng)導(dǎo)管B驗(yàn)純后點(diǎn)燃，然后立即罩上無底細(xì)口瓶C，塞緊瓶塞，如圖所示。氫氣繼續(xù)在瓶?jī)?nèi)燃燒，幾分鐘后火焰熄滅。用酒精燈加熱反應(yīng)管E，繼續(xù)通氫氣，待無底細(xì)口瓶C內(nèi)水位下降到液面保持不變時(shí)，打開彈簧夾b，無底細(xì)口瓶C內(nèi)氣體經(jīng)D進(jìn)入反應(yīng)管E，片刻后F中的溶液變紅。回答下列問題：(1)檢驗(yàn)氫氣純度的目的是_。(2)C瓶?jī)?nèi)水位下降到液面保持不變時(shí)，A裝置內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是_，防止了實(shí)驗(yàn)裝置中壓強(qiáng)過大。此時(shí)再打開彈簧夾b的原因是_，C瓶?jī)?nèi)氣體的成分是_。(3)在步驟中，先加熱鐵觸媒的原因是_。反應(yīng)管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。答 案1選D合成氨工業(yè)上采用循環(huán)壓縮，將未反應(yīng)的N2、H2重新壓縮到合成塔中，提高了N2、H2的利用率。2選AB、C項(xiàng)生產(chǎn)H2成本太高，不符合實(shí)際，D項(xiàng)液化空氣得N2；A項(xiàng)正確。3選D工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式為N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，似乎壓強(qiáng)越大就越有利于平衡向合成氨的方向移動(dòng)，溫度越高達(dá)到平衡的時(shí)間就越短，易錯(cuò)選A或B。實(shí)際上在合成氨的工業(yè)生產(chǎn)中，壓強(qiáng)不能太大，否則能耗太高，并且對(duì)設(shè)備的要求高。而根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理，此反應(yīng)溫度越低越有利于平衡向正方向移動(dòng)，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(shí)的溫度。4選C合成氨反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0的特點(diǎn)為：可逆、放熱、氣體分子總數(shù)減小。要使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)且反應(yīng)速率加快，應(yīng)選C。5選D反應(yīng)前后催化劑的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都沒有改變，催化劑可以同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率。6選B反應(yīng)物和生成物濃度是否相等與反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)無關(guān)，A不正確；升高溫度，不論放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率都加快，C不正確； 催化劑可以同等程度地改變正逆反應(yīng)的反應(yīng)速率，D不正確。7選A設(shè)混合氣體的體積為100 L，反應(yīng)掉N2的體積為x。 N2 3H22NH3開始22 L78 L 0平衡22 Lx 78 L3x2x由題意：95%解得x2.5 L(N2)100%11.4%。8選C對(duì)化學(xué)反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)，催化劑只能提高反應(yīng)速率使反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間縮短，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。施以高壓能提高反應(yīng)速率，使反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間縮短，也能使化學(xué)平衡向生成NH3的反應(yīng)方向移動(dòng)。9選A設(shè)達(dá)到平衡后混合氣體的體積為1L，則其中生成的氨氣的體積為1 L20.0%0.2 L。則根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式有：N23H22NH3V 1 3 2 2 0.2 L 0.2 L所以平衡前混合氣體的體積為1 L0.2 L1.2 L，因此反應(yīng)后氣體體積縮小率為100%16.7%。10選C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??；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。11解析：工業(yè)合成氨使用鐵觸媒是為了提高化學(xué)反應(yīng)速率；采用11073107 Pa的壓強(qiáng)一方面是為了提高反應(yīng)速率，同時(shí)也可以增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，但更高的壓強(qiáng)則受到設(shè)備的限制；選擇500 左右的溫度，一方面是為了提高反應(yīng)速率，更主要的是因?yàn)榇呋瘎┑幕钚栽诖藴囟葧r(shí)最大；將生成的氨液化后分離出來可使平衡向右移動(dòng)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率能大大提高。答案：(1)提高反應(yīng)速率(2)該反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，壓強(qiáng)過高，對(duì)動(dòng)力、設(shè)備要求過高，成本增大，也會(huì)降低經(jīng)濟(jì)效益，所以綜合考慮，通常采用11073107 Pa的壓強(qiáng)(3)合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，不利于氨的生成，但溫度過低，反應(yīng)速率很慢，故采用500 左右的適宜溫度，且500 左右時(shí)催化劑的活性最大(4)減小生成物氨的濃度，有利于化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)12解析：合成氨流程中的除雜，是為了除去能使催化劑中毒的物質(zhì)。題中指出：在合成氨的過程中必須除去CO，因此CO是屬于使催化劑中毒的物質(zhì)。從吸收CO的化學(xué)方程式可得：吸收CO的反應(yīng)是正反應(yīng)為氣體體積縮小的放熱反應(yīng)，因此為了使CO盡可能地被吸收，應(yīng)采取高壓、低溫的辦法使平衡正向移動(dòng)；要使醋酸二氨合銅()溶液再生，即要使平衡逆向移動(dòng)，故必須采取低壓、高溫的辦法。答案：(1)防止CO使催化劑中毒(2)高壓、低溫，并于醋酸二氨合銅()溶液中加入較濃氨水(3)低壓、高溫13解析：(1)合成氨工業(yè)條件的選擇，增大壓強(qiáng)，加快反應(yīng)速率，提高氨的產(chǎn)率，升高溫度主要是考慮催化劑的活性，故A不正確，B正確；壓強(qiáng)不能無限大，要考慮設(shè)備、材料、動(dòng)力的限制，C正確。(2)增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，圖像b正確；升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，圖像a正確。(3)由CH4合成氨要經(jīng)過以下化學(xué)反應(yīng)：CH4H2O=CO3H2COH2O=CO2H23H2N22NH3則CH4與NH3之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是CH4NH3合成氨的體積為5.6107 L75%1.12108 L。答案：(1)BC(2)ba(3)1.1210814解析：依據(jù)本題思路檢驗(yàn)氫氣純度的目的是排除空氣，保證實(shí)驗(yàn)安全；C瓶?jī)?nèi)水位下降到液面保持不變時(shí)，A裝