【课堂新坐标，同步备课参考】2013-2014学年高中化学（鲁科版）选修2 课时作业：主题1课题2 氨的工业合成

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1．合成氨工业上采用循环操作主要是为了(　　)
A．加快反应速率
B．提高NH3的平衡浓度
C．降低NH3的沸点
D．提高N2和H2的利用率
【解析】　循环操作后增大了反应物N2和H2的浓度，加快了反应速率，提高了NH3的平衡浓度，但主要是提高N2和H2的利用率，不至于浪费原料。
【答案】　D
2．合成氨过程中为提高原料氢气的转化率而所采取的下列措施中不正确的是(　　)
A．不断将NH3分离出来　 B．使用过量的N2
C．采用高温 D．采用高压
【解析】　由N2＋3H2??2NH3的特 ( http: / / www.21cnjy.com )点可知，高温平衡左移不利于提高H2的转化率。高压和减小NH3的浓度均使平衡右移。使用过量的N2有利于提高H2的转化率。2·1·c·n·j·y
【答案】　C
3．对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施以高压，下列叙述中正确的是
(　　)
A．都能提高反应速率，都对化学平衡无影响
B．都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用的时间
C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有压强对化学平衡状态有影响
D．催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而压强无此作用
【解析】　对化学反应N2＋3H2??2NH ( http: / / www.21cnjy.com )3，催化剂只能提高反应速率，使反应达到平衡状态所用的时间缩短，不能使化学平衡发生移动。高压能提高反应速率，使反应达到平衡状态所用的时间缩短，也能使化学平衡向生成NH3的反应方向移动。21cnjy.com
【答案】　C
4．一氧化碳和氢气可以合成甲醇，反应：CO ( http: / / www.21cnjy.com )(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)(正反应放热)。为了增加甲醇的单位时间产量，工厂应采取的正确措施是(　　)
A．高温、高压
B．低温、高压、催化剂
C．低温、高压
D．适宜温度、高压、催化剂
【解析】　CO(g)＋2H ( http: / / www.21cnjy.com )2(g)??CH3OH(g)反应的特点是：(1)可逆反应；(2)放热反应；(3)气体总体积减小的反应。若为了增加甲醇的单位时间产量，则需要反应速率快且反应最大限度的正向进行，故采用高压、适宜温度、催化剂。
【答案】　D
5．反应C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(　　)21·cn·jy·com
①增加C的量　②将容器的体积缩小一半　③保持体积不变，充入N2使体系压强增大　④保持压强不变，充入N2使容器体积变大2-1-c-n-j-y
A．①④ B．②③
C．①③ D．②④
【解析】　增加固体的量、恒容时充入与反应无关的气体，都对反应速率无影响。④相当于减压，反应速率减小。【版权所有：21教育】
【答案】　C
6．合成氨反应达到平衡时，氨气的百分含量与温度、压强的关系如图所示。根据此图，判断合成氨工业最有前途的研究发展方向是(　　)
A．研究耐高压的合成塔
B．研制低温催化剂
C．提高分离技术
D．探索不用氢氮合成氨的新途径
【答案】　B
7．用焦炭、空气、水为原料制备NH3，则参加反应的焦炭与产品氨气之间的物质的量之比为(　　)
A．3∶4 B．3∶2
C．2∶3 D．1∶2
【解析】　由反应：C＋H2O(g)CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2，N2＋3H22NH3可得：C～2H2～NH3。21教育名师原创作品
【答案】　A
8．2 mol气体A与3 mol气体B ( http: / / www.21cnjy.com )在一定条件下发生反应：A(g)＋3B(g)??2C(g)(放热)，达到平衡时，B转化率为50%，则A转化率为(　　)
A．50% B．40%
C．30% D．25%
【解析】　由A(g)＋3B(g)? ( http: / / www.21cnjy.com )?2C(g)可知，n(A)转化＝n(B)转化＝×3 mol×50%＝0.5 mol，则A的转化率为×100%＝25%。
【答案】　D
9．将V1L的H2和V2L的N2在 ( http: / / www.21cnjy.com )一定条件下发生反应，达到平衡后，混合气体总体积为V3L(气体体积均在相同条件下测定)，则生成NH3的体积是(　　)
A．(V1＋V2＋V3)L B．(V1＋V2－V3)L
C．(V1＋V2－2V3)L D．[V3－(V1＋V2)]L
【解析】　根据差量法计算。
由N2＋3H2??2NH3，可知NH3～ΔV(减少)，
因ΔV＝(V1＋V2－V3)L，故V(NH3)＝ΔV＝(V1＋V2－V3)L。
【答案】　B
10．一定温度下，向密闭容器中充入1.0 m ( http: / / www.21cnjy.com )ol N2和3.0 mol H2，反应达到平衡时，测得NH3的物质的量为0.6 mol。若在该容器中开始时N2的物质的量为2.0 mol，H2为6.0 mol，则平衡时NH3的物质的量为(　　)
A．若为定容容器，n(NH3)＝1.2 mol
B．若为定容容器，n(NH3)<1.2 mol
C．若为定压容器，n(NH3)＝1.2 mol
D．若为定压容器，n(NH3)>1.2 mol
【解析】　起始量为原来的二 ( http: / / www.21cnjy.com )倍，若在定压容器中，平衡转化率不变，NH3的平衡量为原平衡的二倍；若在定容容器中，等效于二份原平衡混合气加压，转化率增大，NH3的平衡量大于原平衡的二倍。
【答案】　C
11．合成氨工业的主要反应为：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)(正反应为放热反应)，回答下列问题。
(1)原料N2不能用空气代替，而必须用纯N2，这是因为_____________。
H2来自水和焦炭，有关的化学方程式为：________________________。
原料气体必须经过净化的原因是_________________________________。
(2)在合成塔中合成氨要 ( http: / / www.21cnjy.com )在高温、高压和有催化剂的条件下进行，试分析各反应条件的作用：温度(500 ℃) ____________________________________。
压强(5×107Pa)__________________________________。
催化剂(铁触媒)__________________________________。
(3)从合成塔里出来的混合气体中含15%的氨。
①若N2和H2的转化率相等，则转化率为________。
②工业上采用________法将氨分离出来。
【解析】　(3)利用“三段式”进行分析。由于N2和H2转化率相等，则二者起始投料物质的量比为1∶3。21·世纪*教育网
　　　 N2(g)＋3H2(g)??2NH3
始(mol) 1 3 0
转化(mol) x 3x 2x
平衡(mol) 1－x 3－3x 2x
则有×100%＝15% x＝0.261
转化率为×100%＝26.1%。
【答案】　(1)空气中的O2与H2混合加热会发生爆炸　C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
除去原料气中的杂质，防止催化剂中毒
(2)加快反应速率，缩短达到平衡的时间 ( http: / / www.21cnjy.com )且催化剂在此温度下活性最大　既加快反应速率，也能促使平衡向正反应方向移动，提高NH3在平衡混合物中的百分含量　加快反应速率，缩短达到平衡的时间
(3)①26.1%　②冷凝
12．(2013·三明高二检测)在以煤为主要原料的合成氨工业中，原料气氢气常用下述方法获得：
①C＋H2O(g)CO＋H2；
②CO＋H2O(g)CO2＋H2；
(1)已知CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)；ΔH＝－283.0 kJ·mol－1；
H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g)；ΔH＝－285.8 kJ·mol－1；写出上述CO与H2O(g)反应的热化学方程式：__________________________________________。
(2)从反应混合物中分离出H2的方法通常是以碱液洗气，根据该工业生产的实际分析，最好选用下列哪种溶液作为吸收剂？________，理由是
_____________________________________________________。
A．氢氧化钠溶液　　　　 B．氨水
C．石灰水或石灰乳
(3)在实验室模拟上述反应②，83 ( http: / / www.21cnjy.com )0 ℃时在1 L的容器中装入CO和H2O(g)各2 mol使之反应，达到平衡时测得容器中CO2的浓度为1 mol·L－1，计算830 ℃时该反应的平衡常数。www-2-1-cnjy-com
【解析】　(1)由已知条件，根据盖斯定律很容易写出CO与H2O(g)反应的热化学方程式。
(2)混合气体中存在CO2，可用碱液除去，考虑到工业生产的实际情况，可选用氨水，因为生成的碳铵可做农作物肥料。
(3)　　　　　　CO＋H2O(g)CO2＋H2
初(mol·L－1): 2 2 0 0
变(mol·L－1): 1 1 1 1
平(mol·L－1): 1 1 1 1
故平衡常数为：
K＝＝1。
【答案】　(1)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH＝＋2.8 kJ·mol－1
(2)B　该厂有丰富的氨水资源且吸收后形成碳铵，是一种化肥，可取得较好的综合效益
(3)1
13．利用天然气合成氨的工艺流程示意图如图所示：
依据上述流程，完成下列填空：
(1)天然气脱硫时的化学方程式是___________________________。
(2)n mol CH4经一次转化后产生CO 0.9n mol，产生H2________mol(用含n的代数式表示)。21世纪教育网版权所有
(3)K2CO3(aq)和CO2的反应在加压条件下进行，加压的理论依据是______。
a．相似相溶原理
b．勒·夏特列原理
c．酸碱中和原理
(4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于________________________(写出CO2的一种重要用途)。21教育网
(5)整个流程有三处循环，一是Fe(OH)3循环，二是K2CO3(aq)循环，请在上述流程图中指出第三处循环(循环方向、循环物质)。www.21-cn-jy.com
【解析】　(1)从图中看出，脱硫即除去H2S，加Fe(OH)3脱硫的生成物之一是Fe2S3，再应用质量守恒进行分析，可写出化学方程式。　　21*cnjy*com
(2)CH4一次转化的化学反应方程式是CH4＋H2O(g)CO＋3H2，生成0.9n mol CO的同时生成2.7n mol的H2。
(3)在K2CO3(aq)和CO2的反应中CO2是气体，加压必然是有关化学反应速率或化学平衡的问题，再分析三个选项可知，应选b。
(4)CO2的用途较多，也是中学生应当熟悉的。
(5)合成氨反应中，N2和H2的转化率较低，为了提高它们的转化率，在分离出NH3后再将N2和H2循环使用。
【答案】　(1)3H2S＋2Fe(OH)3===Fe2S3＋6H2O
(2)2.7n　(3)b
(4)制汽水、做干冰、生产纯碱等
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14．Ⅰ.合成氨工业对化学的国防工业具有 ( http: / / www.21cnjy.com )重要意义。写出氨的两种重要用途_____________________________________________。【出处：21教育名师】
Ⅱ.实验室制备氨气，下列方法中适宜选用的是________________。
①固态氯化铵加热分解　②固体氢氧化钠中滴加浓氨水　③氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热　④固态氯化铵与氢氧化钙混合加热
Ⅲ.为了在实验室利用工业原料制备少量氨气，有人设计了如下装置(图中夹持装置均已略去)。
[实验操作]
①检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹 ( http: / / www.21cnjy.com )a、b、c、d、e。在A中加入锌粒，向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e，则A中有氢气发生。在F出口处收集氢气并检验其纯度。【来源：21cnj*y.co*m】
②关闭弹簧夹c，取下截去底部的细口瓶C ( http: / / www.21cnjy.com )，打开弹簧夹a，将氢气经导管B验纯后点燃，然后立即罩上无底细口瓶C，塞紧瓶塞，如图所示。氢气继续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭。21*cnjy*com
③用酒精灯加热反应管E，继续通 ( http: / / www.21cnjy.com )氢气，待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时，打开弹簧夹b，无底细口瓶C内气体经D进入反应管E，片刻后F中的溶液变红。
回答下列问题：
(1)检验氢气纯度的目的是________________。
(2)C瓶内水位下降到液面保持不变时， ( http: / / www.21cnjy.com )A装置内发生的现象是________，防止了实验装置中压强过大。此时再打开弹簧夹b的原因是________，C瓶内气体的成分是________。【来源：21·世纪·教育·网】
(3)在步骤③中，先加热铁触媒的原因是_________________。
反应管E中发生反应的化学方程式是____________________。
【答案】　Ⅰ.制化肥、制硝酸　Ⅱ.②④
Ⅲ.(1)排除空气，保证安全
(2)锌粒与酸脱离　尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率　N2、H2
(3)铁触媒在较高温度时活性增大，加快氨合成的反应速率　
N2＋3H22NH3
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