2019-2020年高中化學(xué) 主題1課題2 氨的工業(yè)合成課時作業(yè) 魯科版選修2.doc
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2019-2020年高中化學(xué) 主題1課題2 氨的工業(yè)合成課時作業(yè) 魯科版選修2 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 D.提高N2和H2的利用率 【解析】 循環(huán)操作后增大了反應(yīng)物N2和H2的濃度,加快了反應(yīng)速率,提高了NH3的平衡濃度,但主要是提高N2和H2的利用率,不至于浪費(fèi)原料。 【答案】 D 2.合成氨過程中為提高原料氫氣的轉(zhuǎn)化率而所采取的下列措施中不正確的是( ) A.不斷將NH3分離出來 B.使用過量的N2 C.采用高溫 D.采用高壓 【解析】 由N2+3H22NH3的特點可知,高溫平衡左移不利于提高H2的轉(zhuǎn)化率。高壓和減小NH3的濃度均使平衡右移。使用過量的N2有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率。 【答案】 C 3.對于合成氨的反應(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,都對化學(xué)平衡無影響 B.都對化學(xué)平衡狀態(tài)有影響,都不影響達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時間 C.都能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時間,只有壓強(qiáng)對化學(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)所用的時間,而壓強(qiáng)無此作用 【解析】 對化學(xué)反應(yīng)N2+3H22NH3,催化劑只能提高反應(yīng)速率,使反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時間縮短,不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動。高壓能提高反應(yīng)速率,使反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時間縮短,也能使化學(xué)平衡向生成NH3的反應(yīng)方向移動。 【答案】 C 4.一氧化碳和氫氣可以合成甲醇,反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反應(yīng)放熱)。為了增加甲醇的單位時間產(chǎn)量,工廠應(yīng)采取的正確措施是( ) A.高溫、高壓 B.低溫、高壓、催化劑 C.低溫、高壓 D.適宜溫度、高壓、催化劑 【解析】 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反應(yīng)的特點是:(1)可逆反應(yīng);(2)放熱反應(yīng);(3)氣體總體積減小的反應(yīng)。若為了增加甲醇的單位時間產(chǎn)量,則需要反應(yīng)速率快且反應(yīng)最大限度的正向進(jìn)行,故采用高壓、適宜溫度、催化劑。 【答案】 D 5.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(jìn)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?、趯⑷萜鞯捏w積縮小一半?、郾3煮w積不變,充入N2使體系壓強(qiáng)增大?、鼙3謮簭?qiáng)不變,充入N2使容器體積變大 A.①④ B.②③ C.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(dāng)于減壓,反應(yīng)速率減小。 【答案】 C 6.合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡時,氨氣的百分含量與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。根據(jù)此圖,判斷合成氨工業(yè)最有前途的研究發(fā)展方向是( ) A.研究耐高壓的合成塔 B.研制低溫催化劑 C.提高分離技術(shù) D.探索不用氫氮合成氨的新途徑 【答案】 B 7.用焦炭、空氣、水為原料制備NH3,則參加反應(yīng)的焦炭與產(chǎn)品氨氣之間的物質(zhì)的量之比為( ) A.3∶4 B.3∶2 C.2∶3 D.1∶2 【解析】 由反應(yīng):C+H2O(g)CO+H2,CO+H2O(g)CO2+H2,N2+3H22NH3可得:C~2H2~NH3。 【答案】 A 8.2 mol氣體A與3 mol氣體B在一定條件下發(fā)生反應(yīng):A(g)+3B(g)2C(g)(放熱),達(dá)到平衡時,B轉(zhuǎn)化率為50%,則A轉(zhuǎn)化率為( ) A.50% B.40% C.30% D.25% 【解析】 由A(g)+3B(g)2C(g)可知,n(A)轉(zhuǎn)化=n(B)轉(zhuǎn)化=3 mol50%=0.5 mol,則A的轉(zhuǎn)化率為100%=25%。 【答案】 D 9.將V1L的H2和V2L的N2在一定條件下發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡后,混合氣體總體積為V3L(氣體體積均在相同條件下測定),則生成NH3的體積是( ) A.(V1+V2+V3)L B.(V1+V2-V3)L C.(V1+V2-2V3)L D.[V3-(V1+V2)]L 【解析】 根據(jù)差量法計算。 由N2+3H22NH3,可知NH3~ΔV(減少), 因ΔV=(V1+V2-V3)L,故V(NH3)=ΔV=(V1+V2-V3)L。 【答案】 B 10.一定溫度下,向密閉容器中充入1.0 mol N2和3.0 mol H2,反應(yīng)達(dá)到平衡時,測得NH3的物質(zhì)的量為0.6 mol。若在該容器中開始時N2的物質(zhì)的量為2.0 mol,H2為6.0 mol,則平衡時NH3的物質(zhì)的量為( ) A.若為定容容器,n(NH3)=1.2 mol B.若為定容容器,n(NH3)<1.2 mol C.若為定壓容器,n(NH3)=1.2 mol D.若為定壓容器,n(NH3)>1.2 mol 【解析】 起始量為原來的二倍,若在定壓容器中,平衡轉(zhuǎn)化率不變,NH3的平衡量為原平衡的二倍;若在定容容器中,等效于二份原平衡混合氣加壓,轉(zhuǎn)化率增大,NH3的平衡量大于原平衡的二倍。 【答案】 C 11.合成氨工業(yè)的主要反應(yīng)為:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng)),回答下列問題。 (1)原料N2不能用空氣代替,而必須用純N2,這是因為_____________。 H2來自水和焦炭,有關(guān)的化學(xué)方程式為:________________________。 原料氣體必須經(jīng)過凈化的原因是_________________________________。 (2)在合成塔中合成氨要在高溫、高壓和有催化劑的條件下進(jìn)行,試分析各反應(yīng)條件的作用:溫度(500 ℃) ____________________________________。 壓強(qiáng)(5107Pa)__________________________________。 催化劑(鐵觸媒)__________________________________。 (3)從合成塔里出來的混合氣體中含15%的氨。 ①若N2和H2的轉(zhuǎn)化率相等,則轉(zhuǎn)化率為________。 ②工業(yè)上采用________法將氨分離出來。 【解析】 (3)利用“三段式”進(jìn)行分析。由于N2和H2轉(zhuǎn)化率相等,則二者起始投料物質(zhì)的量比為1∶3。 N2(g)+3H2(g)2NH3 始(mol) 1 3 0 轉(zhuǎn)化(mol) x 3x 2x 平衡(mol) 1-x 3-3x 2x 則有100%=15%?x=0.261 轉(zhuǎn)化率為100%=26.1%。 【答案】 (1)空氣中的O2與H2混合加熱會發(fā)生爆炸 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g), CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 除去原料氣中的雜質(zhì),防止催化劑中毒 (2)加快反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡的時間且催化劑在此溫度下活性最大 既加快反應(yīng)速率,也能促使平衡向正反應(yīng)方向移動,提高NH3在平衡混合物中的百分含量 加快反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡的時間 (3)①26.1% ②冷凝 12.(xx三明高二檢測)在以煤為主要原料的合成氨工業(yè)中,原料氣氫氣常用下述方法獲得: ①C+H2O(g)CO+H2; ②CO+H2O(g)CO2+H2; (1)已知CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g);ΔH=-283.0 kJmol-1; H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g);ΔH=-285.8 kJmol-1;寫出上述CO與H2O(g)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:__________________________________________。 (2)從反應(yīng)混合物中分離出H2的方法通常是以堿液洗氣,根據(jù)該工業(yè)生產(chǎn)的實際分析,最好選用下列哪種溶液作為吸收劑?________,理由是 _____________________________________________________。 A.氫氧化鈉溶液 B.氨水 C.石灰水或石灰乳 (3)在實驗室模擬上述反應(yīng)②,830 ℃時在1 L的容器中裝入CO和H2O(g)各2 mol使之反應(yīng),達(dá)到平衡時測得容器中CO2的濃度為1 molL-1,計算830 ℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)。 【解析】 (1)由已知條件,根據(jù)蓋斯定律很容易寫出CO與H2O(g)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。 (2)混合氣體中存在CO2,可用堿液除去,考慮到工業(yè)生產(chǎn)的實際情況,可選用氨水,因為生成的碳銨可做農(nóng)作物肥料。 (3) CO+H2O(g)CO2+H2 初(molL-1): 2 2 0 0 變(molL-1): 1 1 1 1 平(molL-1): 1 1 1 1 故平衡常數(shù)為: K==1。 【答案】 (1)CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=+2.8 kJmol-1 (2)B 該廠有豐富的氨水資源且吸收后形成碳銨,是一種化肥,可取得較好的綜合效益 (3)1 13.利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖如圖所示: 依據(jù)上述流程,完成下列填空: (1)天然氣脫硫時的化學(xué)方程式是___________________________。 (2)n mol CH4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO 0.9n mol,產(chǎn)生H2________mol(用含n的代數(shù)式表示)。 (3)K2CO3(aq)和CO2的反應(yīng)在加壓條件下進(jìn)行,加壓的理論依據(jù)是______。 a.相似相溶原理 b.勒夏特列原理 c.酸堿中和原理 (4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于________________________(寫出CO2的一種重要用途)。 (5)整個流程有三處循環(huán),一是Fe(OH)3循環(huán),二是K2CO3(aq)循環(huán),請在上述流程圖中指出第三處循環(huán)(循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì))。 【解析】 (1)從圖中看出,脫硫即除去H2S,加Fe(OH)3脫硫的生成物之一是Fe2S3,再應(yīng)用質(zhì)量守恒進(jìn)行分析,可寫出化學(xué)方程式。 (2)CH4一次轉(zhuǎn)化的化學(xué)反應(yīng)方程式是CH4+H2O(g)CO+3H2,生成0.9n mol CO的同時生成2.7n mol的H2。 (3)在K2CO3(aq)和CO2的反應(yīng)中CO2是氣體,加壓必然是有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率或化學(xué)平衡的問題,再分析三個選項可知,應(yīng)選b。 (4)CO2的用途較多,也是中學(xué)生應(yīng)當(dāng)熟悉的。 (5)合成氨反應(yīng)中,N2和H2的轉(zhuǎn)化率較低,為了提高它們的轉(zhuǎn)化率,在分離出NH3后再將N2和H2循環(huán)使用。 【答案】 (1)3H2S+2Fe(OH)3===Fe2S3+6H2O (2)2.7n (3)b (4)制汽水、做干冰、生產(chǎn)純堿等 14.Ⅰ.合成氨工業(yè)對化學(xué)的國防工業(yè)具有重要意義。寫出氨的兩種重要用途_____________________________________________。 Ⅱ.實驗室制備氨氣,下列方法中適宜選用的是________________。 ①固態(tài)氯化銨加熱分解?、诠腆w氫氧化鈉中滴加濃氨水 ③氯化銨溶液與氫氧化鈉溶液共熱?、芄虘B(tài)氯化銨與氫氧化鈣混合加熱 Ⅲ.為了在實驗室利用工業(yè)原料制備少量氨氣,有人設(shè)計了如下裝置(圖中夾持裝置均已略去)。 [實驗操作] ①檢查實驗裝置的氣密性后,關(guān)閉彈簧夾a、b、c、d、e。在A中加入鋅粒,向長頸漏斗注入一定量稀硫酸。打開彈簧夾c、d、e,則A中有氫氣發(fā)生。在F出口處收集氫氣并檢驗其純度。 ②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驗純后點燃,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)在瓶內(nèi)燃燒,幾分鐘后火焰熄滅。 ③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,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)檢驗氫氣純度的目的是________________。 (2)C瓶內(nèi)水位下降到液面保持不變時,A裝置內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是________,防止了實驗裝置中壓強(qiáng)過大。此時再打開彈簧夾b的原因是________,C瓶內(nèi)氣體的成分是________。 (3)在步驟③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】 Ⅰ.制化肥、制硝酸 Ⅱ.②④ Ⅲ.(1)排除空氣,保證安全 (2)鋅粒與酸脫離 盡量增大氫氣的濃度以提高氮氣的轉(zhuǎn)化率 N2、H2 (3)鐵觸媒在較高溫度時活性增大,加快氨合成的反應(yīng)速率 N2+3H22NH3- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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