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一、
1．合成氨所需的原料是(　　)
①水�、诳諝狻、劢固俊、荑F觸媒
A．①②　　　　　　　　　　B．②③
C．①②③ D．全部
【解析】　鐵觸媒是合成氨的催化劑，不屬于原料。
【答案】　C
2．合成氨工業(yè)中控制的反應條件應(　　)
A．溫度越高越好B．壓強越大越好
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
【解析】　工業(yè)合成氨的熱化學方程式：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ?mol－1，似乎壓強越大就越有利于平衡向合成氨的方法移動，溫度越高達到平衡的時間就越短，易錯選A或B。實際上在合成氨的工業(yè)生產(chǎn)中，壓強不能太大，否則能耗太高，并且對設備的要求高。而根據(jù)化學平衡移動原理，此反應溫度越低越有利于平衡向正方向移動，但溫度太低，則催化劑的催化活性不能很好地發(fā)揮，反應速率太慢；為解決上述矛盾，一般選擇使催化劑活性最大時的溫度。
【答案】　D
3．為了進一步提高合成氨的生產(chǎn)效率，科研中具有開發(fā)價值的是(　　)
A．研制高溫下活性較大的催化劑
B．尋求NH3的新來源
C．研制低溫下活性較大的催化劑
D．研制耐高溫高壓的新型材料建造合成塔
【解析】　合成氨的反應是放熱反應，降低溫度有利于提高合成氨的生產(chǎn)效率。
【答案】　C
4．已知焦炭、一氧化碳和烴類化合物都能與水反應產(chǎn)生合成尿素的原料??氫氣和二氧化碳，從充分利用原料的角度考慮，用下列物質生產(chǎn)H2和CO2最為合適的是(　　)
A．C B．CO
C．天然氣 D．石腦油(C5H12、C6H14)
【解析】　生產(chǎn)出的H2用于合成NH3：
N2＋3H2????高溫、高壓催化劑2NH3
再由NH3與CO2合成尿素。由此，可找出H2與CO2的關系式：3H2～2NH3～CO2。
分別寫出備選項中各物質與H2O反應的化學方程式：
A項C＋H2O=====高溫H2＋CO，CO＋H2O=====高溫H2＋CO2總反應方程式為：C＋2H2O=====高溫2H2＋CO2；B項CO＋H2O=====高溫H2＋CO2；C項CH4＋2H2O=====高溫4H2＋CO2；D項C5H12＋10H2O=====高溫16H2＋5CO2，C6H14＋12H2O=====高溫19H2＋6CO2。產(chǎn)物中，n(H2)∶n(CO2)最接近3∶1的最合適。
【答案】　D
5．下列有關合成氨工業(yè)的說法中，正確的是(　　)
A．從合成塔出來的混合氣體中，氨氣占15%，所以生產(chǎn)氨的工廠的效率都很低
B．由于氨易液化，N2和H2在實際生產(chǎn)中循環(huán)使用，所以總體來說，氨的產(chǎn)率很高
C．合成氨工業(yè)的反應溫度控制在500 ℃，目的是使化學平衡向正反應方向移動
D．我國合成氨廠采用的壓強是10～30 MPa，因為該壓強下鐵觸媒的活性最大
【解析】　雖然從合成塔出來的混合氣體中NH3只占15%，但由于原料氣N2和H2循環(huán)使用和不斷分離出液氨，所以生產(chǎn)NH3的效率還是很高的，因此A項不正確�？刂品磻獪囟葹�500 ℃，一是為了使反應速率不至于很低，二是為了使催化劑活性最大，因此，C選項不正確。增大壓強有利于NH3的合成，但壓強越大，需要的動力越大，對材料的強度和設備的制造要求越高，我國的合成氨廠一般采用1×107～3×107Pa，但這并不是因為該壓強下鐵觸媒的活性最大，因此，D選項不正確。
【答案】　B
6．反應C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)在一可變?nèi)莘e的密閉容器中進行，下列條件的改變對其反應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使體系壓強增大　④保持壓強不變，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，恒容時充入與反應無關的氣體，都對反應速率無影響。④相當于減壓，反應速率減小。
【答案】　C
7．對于可逆反應N2(氣)＋3H2(氣)??2NH3(氣)　ΔH<0，下列說法正確的是(　　)
A．達到平衡時反應物和生成物濃度一定相等
B．達到平衡后加入氨氣，重新達到平衡時，氨氣的濃度比原平衡時大
C．達到平衡時，升高溫度加快了吸熱反應的速率，降低了放熱反應的速率，所以平衡向逆反應的方向移動
D．加入催化劑可以縮短到達平衡的時間，這是因為加快了正反應的速率，而減慢了逆反應的速率
【解析】　往往錯選C、D，原因：對升高溫度可以使平衡向吸熱反應方向移動的原因認識不清；對使用催化劑可縮短到達平衡所用時間的原因認識不清；正確選項為B。
【答案】　B
8．合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的意義。對于密閉容器中的反應：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)隨時間變化的關系如下圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．點a的正反應速率比點b的小
B．點c處反應達到平衡
C．點d(t1時刻)和點e(t2時刻)處n(N2)不一樣
D．其他條件不變，773 K下反應至t1時刻，n(H2)比上圖中d點的值大
【解析】　選項A，在ab段可逆反應向正反應方向進行，隨著反應的進行，反應物濃度在減小，正反應速率在降低，故選項A不正確；選項B中，c點時NH3、H2的物質的量仍在變化，故未達到化學平衡；選項C中，t1時刻和t2時刻都處于同樣的化學平衡狀態(tài)，則n(N2)不變，故C不正確；選項D中，由于正反應是一個放熱反應，升高溫度化學平衡向逆反應方向移動，故平衡時n(H2)比題圖中d點的值要大，故選項D正確。
【答案】　D
9．實驗室合成氨裝置如下圖所示，則以下說法中錯誤的是(　　)
A．裝置甲的作用之一是干燥
B．裝置甲的作用是化合
C．乙處導出的氣體是N2、H2、NH3
D．檢驗產(chǎn)物可用濕潤的紅色石蕊試紙或濃鹽酸等
【解析】　裝置甲的作用有三點：①干燥氣體；②觀察氣體逸出速率便于控制比例；③使氣體混合均勻。
【答案】　B
10．在一定條件下，進入氨合成塔的混合氣體中氮氣的體積占22%，氫氣的體積占78%，經(jīng)合成反應達到平衡后，在相同溫度和壓強下，氣體體積縮小至原體積的95%，氮氣的轉化率接近于(　　)
A．11.5% B．10.5%
C．9.75% D．13.2%
【解析】　設混合氣體為100 L，反應掉N2的體積為x。
　　　　　N2　＋　3H2　??　2NH3
開始(L) 22 78 0
平衡(L) 22－x 78－3x 2x
由題意：?22 L－x?＋?78 L－3x?＋2x22 L＋78 L＝95%
解得x＝2.5 L
α(N2)＝2.5 L22 L×100%＝11.4%。
【答案】　A
二、非
11.農(nóng)作物生長發(fā)育需要大量的氮養(yǎng)分，除了可用人工固氮方法(合成氨)獲得氨態(tài)氮外，自然界雷電現(xiàn)象也是一種固氮途徑，經(jīng)由雷電固定的氮是硝態(tài)氮(硝酸或硝酸鹽形式)，寫出氮氣轉化為硝酸的化學方程式__________________________，______________________，______________________________________。
【解析】　電閃雷鳴的雨天，會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，使空氣中的氮氣和氧氣反應生成了一氧化氮，一氧化氮又被氧氣氧化成二氧化氮。二氧化氮在雨水中與水反應生成硝酸。
【答案】　N2＋O2=====放電2NO　2NO＋O2===2NO2　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
12．已知：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)(正反應為放熱反應)，2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)(正反應為放熱反應)。
請回答下列問題：
(1)從影響化學反應速率和化學平衡的因素分析，要有利于NH3和SO3的生成，理論上應采取的措施是______________________________。實際生產(chǎn)中采取的措施是__________ _____________________________。
(2)在合成氨的工業(yè)生產(chǎn)中，要分離出氨，目的是______________；而合成SO3的過程中，則不需要分離出SO3，原因是______________________________________。
【解析】　工業(yè)上合成SO3與合成氨的最大不同之處是該反應是在常壓下進行的，原因是在常壓下該反應向生成SO3的方向進行的程度已經(jīng)很大，采用高壓雖能使平衡向生成SO3方向移動，但產(chǎn)生高壓既需要動力又對反應容器耐壓性有較高要求，綜合生產(chǎn)成本和經(jīng)濟效益兩方面因素，實際生產(chǎn)時，在常壓下進行最合理。
【答案】　(1)適當溫度、高壓、催化劑　合成氨：適當溫度、高壓、催化劑；合成SO3：適當溫度、常壓、催化劑
(2)減小生成物的濃度，使平衡向生成NH3的方向移動　該反應向生成SO3的方向進行的程度較大，達到平衡后SO2剩余量較少，故不需要分離SO3
13．某研究性學習小組利用以下材料來探究NH3的還原性，部分實驗裝置如下圖。
材料一　NH3是強還原劑，能將某些金屬氧化物還原為金屬單質或低價態(tài)的氧化物。如：2NH3＋3CuO=====△3Cu＋N2＋3H2O；
材料二　Cu＋在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生自身生成Cu2＋和Cu，Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。
請回答下列問題：
(1)在實驗室里，該學習小組設計下列制取純凈干燥氨氣的方案，簡易、可行的最佳方案是________。
A．加熱氯化銨固體，再通過堿石灰
B．在N2和H2的混合氣體中加入鐵觸媒，并加熱至500 ℃，再通過堿石灰
C．加熱濃氨水，再通過堿石灰
D．在生石灰中加入濃氨水，再通過堿石灰
(2)為證明NH3還原CuO的反應中有水生成，B中應放入的試劑是________。
(3)當觀察到____________________(填現(xiàn)象)，即表明A中的反應已經(jīng)完成。
(4)該小組欲用體積比為1∶4的稀硫酸作試劑，檢驗反應是否有Cu2O固體生成�，F(xiàn)用98%的濃硫酸配制1∶4的稀硫酸，所需的玻璃儀器除了膠頭滴管外還有_______________ _______________________。
可證明還原產(chǎn)物中含有Cu2O的操作及現(xiàn)象是__________________________________。
(5)請寫出A中生成Cu2O的化學方程式______________________________________。
(6)若用定量的方法測定該反應是否生成Cu2O，最簡便且準確的方法是____________。
【解析】　若加熱氯化銨生成的氯化氫氣體與氨氣繼續(xù)反應生成氯化銨固體，很難使氣體放出，而利用氮氣和氫氣反應條件太復雜，C、D都可以快速制取氨氣，而C用料更簡單。反應為通入氨氣還原氧化銅，根據(jù)固體的顏色變化可以判斷反應進行的程度。根據(jù)Cu＋在酸性溶液中的不穩(wěn)定性來判斷。
【答案】　(1)C　(2)無水硫酸銅 (3)A中固體由黑色完全變?yōu)榧t色
(4)燒杯、量筒、玻璃棒　加入硫酸后溶液呈藍色(其他合理答案也可)
(5)2NH3＋6CuO=====△3Cu2O＋N2＋3H2O
(6)稱量反應前后裝置A中固體的質量
14．實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下：
已知實驗室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO2)溶液與飽和氯化銨溶液經(jīng)加熱后反應制取氮氣。
(1)從上圖中選擇制取氣體的合適裝置：氮氣________、氫氣________。
(2)氮氣和氫氣通過甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還有____________、________________________。
(3)氨合成器出來經(jīng)冷卻的氣體連續(xù)通入乙裝置的水中吸收氨，________(“會”或“不會”)發(fā)生倒吸；原因是______________________________________。
(4)用乙裝置吸收一段時間氨后，再通入空氣，同時將加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內(nèi)，能使鉑絲保持紅熱的原因是______________________________________________，
錐形瓶中還可觀察到的現(xiàn)象是______________________________________。
(5)寫出乙裝置中氨氧化的化學方程式：______________________________________。
(6)反應結束后錐形瓶內(nèi)的溶液中含有H＋、OH－、________、________。
【解析】　本題是考查氨的合成和氨催化氧化的實驗題。制取氮氣用氯化銨溶液和亞硝酸鈉溶液加熱反應生成，故選a裝置，制取氫氣用鋅與稀硫酸反應，不用加熱，選b裝置。甲裝置的作用是混合氮氣、氫氣，干燥氣體，控制氮氣和氫氣的流速。從氨合成器中出來的氣體主要是氮氣和氫氣，通入水中吸收氨氣，因為氮氣、氫氣難溶于水，不會倒吸。氨的催化氧化是一個放熱反應，鉑絲保持紅熱，錐形瓶中發(fā)生下列反應：
4NH3＋5O2=====催化劑△4NO＋6H2O,2NO＋O2===2NO2有紅棕色氣體產(chǎn)生，
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3＋NH3===NH4NO3。
【答案】　(1)a　b
(2)干燥氣體　控制氫氣和氮氣的流速
(3)不會　因為混合氣體中含有大量難溶于水的氮、氫兩種氣體
(4)氨的氧化反應是一個放熱反應　有紅棕色氣體產(chǎn)生
(5)4NH3＋5O2=====催化劑△ 4NO＋6H2O


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