知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1．工业合成上氨及氨氧化法制硝酸的流程图如图，回答下列问题：

（1）工业合成氨的原料是N₂和H₂．设备A的名称是    ；其中N₂可从空气中分离出来，方法是先将空气    ，然后    即可得到；H₂可以水和天然气为原料在催化剂作用下高温制取，其化学方程式为    ．
（2）在原料气制备过程中必须进行脱硫，目的是    ．
（3）利用石灰乳来除去硝酸工业的尾气（含NO、NO₂），既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca（NO₂）₂，已知NO和NO₂按1：1通入碱液中生成亚硝酸盐．
①上述工艺中采用气-液逆流接触吸收（尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋），其目的是    ；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是    （填化学式）．
②该工艺需控制NO 和NO₂ 物质的量之比接近1：1．若n（NO）：n（NO₂）＞1：1，则会导致    ；若n（NO）：n（NO₂）＜1：1，则会导致    ．
（4）某化肥厂用NH₃制备NH₄NO₃．已知：由NH₃制NO的产率是95%，NO制HNO₃的产率是90%，则制HNO₃所用的NH₃的质量占总耗NH₃质量的    %（保留三位有效数值）．

难度：中等

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2．氨气在工农业生产中有重要应用，工业上用下列方法合成氨．回答下列问题：

（1）合成氨的原料--N₂来源于空气、H₂来源于煤和天然气，用N₂、H₂在合成塔中合成NH₃，为了提高N₂的转化率，在理论上可采取的措施有    、    （写两条即可）．
（2）设备B的名称是    ，设备C的作用是    ．
（3）近年来，某些自来水厂在用液氯进行消毒处理时还加入少量液氨，某反应的化学方程式为NH₃+HClO⇌H₂O+NH₂Cl（一氯氨），NH₂Cl较HClO稳定．试分析加液氨能延长液氯杀菌时间的原因：    ．
（4）化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，利用合成氨的产品NH₃和副产品CO₂先后通入饱和食盐水中而达到生产纯碱的目的．步骤如下：

操作Ⅰ、Ⅱ不能颠倒的原因是    ，Ⅲ的操作名称叫    ．
（5）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加    ．
（6）已知四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表（已知：35℃，NH₄HCO₃会分解）如下：
温度
盐的溶解度 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 100℃
NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8
NH₄HCO₃ 11.9 15.8 21.0 27.0 - - - -
NaHCO₃ 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 -
NH₄Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3
反应温度控制在30～35℃，是因为若高于35℃，则    ，若低于30℃，则    ，为控制此温度范围，采取的加热方法为    ．

难度：中等

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3． 1902年德国化学家哈伯研究出合成氨的方法．
（1）某温度时，N₂与H₂反应（可逆反应）过程中的能量变化如图1所示．

①写出合成氨的热化学方程式    ．
②下列叙述正确的是    ．
A．b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
B．在密闭容器中加入28gN₂、6gH₂，充分反应放出的热量小于92kJ
C．由图可知，断开1molN≡N键与3molH-H键吸收的能量和小于形成6molN-氮氢键所放出的能量
D．反应物的总能量低于生成物的能量
（2）在一容积为4L的密闭容器中，加入0.4molN₂和1.2molH₂，在一定条件下发生反应，反应中NH₃的物质的量浓度变化情况如图2所示．据图计算从反应开始到平衡时，平均反应速率ʋ（H₂）为    mol/（L•min），平衡时，c（N₂）为    ．
（3）哈伯因证实N₂、H₂在固体催化剂（Fe）表面吸附和解吸以合成氨的过程而获诺贝尔奖．若用分别表示N₂、H₂、NH₃和固体催化剂，则在固体催化剂表面合成氨的过程可用如图表示．吸附后，能量状态最高的是     （填字母序号）．

难度：中等

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4．含氮的化合物广泛存在于自然界，是一类非常重要的化合物．回答下列有关问题：
（1）在一定条件下：2N₂（g）+6H₂O（g）═4NH₃（g）+3O₂（g）．已知该反应的相关的化学键键能数据如下：
化学键 N≡N H-O N-H O=O
E/（kJ/mol） 946 463 391 496
则该反应的△H=    kJ/mol．
（2）电厂烟气脱氮的主要反应I：4NH₃（g）+6NO（g）⇌5N₂（g）+6H₂O（g）△H＜0，副反应II：2NH₃（g）+8NO（g）⇌5N₂O（g）+3H₂O（g）△H＞0．
①反应I的化学平衡常数的表达式为    ．
②对于在2L密闭容器中进行的反应I，在一定条件下n（NH₃）和n（N₂）随时间变化的关系如图1所示：

用NH₃表示从开始到t₁时刻的化学反应速率为    （用a、b、t表示）mol/（L•min），图中表示已达平衡的点为    ．
③电厂烟气脱氮的平衡体系的混合气体中N₂和N₂O含量与温度的关系如图2所示，在温度420～550K时，平衡混合气体中N₂O含量随温度的变化规律是    ，造成这种变化规律的原因是    ．
（3）电化学降解法可治理水中硝酸盐的污染．电化学降解NO₃-的原理如图3所示，电源正极为    （填“a”或“b”），阴极电极反应式为    ．

难度：中等

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5．合成氨的流程示意图如下．

请回答下列问题．
（1）设备A中含有电加热器，触媒和热交换器，其中发生的化学反应方程式为    ，设备A的名称是    ；
（2）设备B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是    ．
（3）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    ，    ．
（4）天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气．下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗．
原料天然气重油煤
相对投资费用 1.0 1.5 2.0
能量消耗/J•t^-1 28109 38109 48109
①依据上表信息，你认为采用    为原料最好．
②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式：    ．
③已知C（s）、CO（g）和H₂（g）完全燃烧的热化学方程式分别为：
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-394kJ/mol
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484kJ/mol
试写出由C与水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式    ．
（5）在合成氨生产中，将生成的氨及时从反应后的气体中分离出来．运用化学平衡的知识分析这样做的理由：    ．

难度：中等

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6．自从1902年德国化学家哈伯研究出合成氨的方法以来，氮的固定的相关研究获得了不断的发展．
（1）分析下表数据可知：大气固氮反应属于    （填“吸热”或“放热”）反应．2260℃时，向2L密闭容器中充入0.3molN₂和0.3molO₂，模拟大气固氮反应，达到平衡时，N₂的转化率是    （结果保留三位有效数字）．
反应　大气固氮N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g）
　温度/℃ 　27 　2260
　K 　3.84×10^-31 　1
（2）工业固氮的主要形式是：N₂　（g）+3H₂　（g）⇌2NH₃　（g）△H＜0，如图是当反应器中按n（N₂）：n（H₂）=1：3　投料后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线．

①曲线a对应的温度是    ．
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是    （填字母）．
A．图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N）
B．工业合成氨之所以加入催化剂，是因为加入催化剂有利于提高反应的活化能
C．相同压强下，投料相同，达到平衡所需时间关系为c＞b＞a
③N点时c（NH₃）=0.2mol/L，N点的化学平衡常数K=    （结果保留两位小数）．
（3）合成氨原料气中的氢气可用天然气（主要成分为CH₄）在高温、催化剂作用下与水蒸气反应制得，反应中每生成2mol　CO₂吸收316kJ热量，该反应的热化学方程式是    ，该方法制得的原料气中主要杂质是CO₂，若用K₂CO₃溶液吸收，该反应的离子方程式是    ．
（4）合成氨工业中含氨废水的处理方法之一是电化学氧化法，将含氨的碱性废水通入电解系统后，在阳极上氨被氧化成氮气而脱除，阳极的电极反应式为    ．

难度：中等

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7．工业上制取硝酸铵的流程图如图1所示．

请回答下列问题：
（1）在合成氨的生产中，A设备的名称为    ，N₂与H₂合成NH₃所用的催化剂是    ．2007年化学家格哈德•埃特尔研究证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如图2．、、分别表示H₂、N₂、NH₃．图⑤表示生成的NH₃离开催化剂表面，图②和③含义分别是    、    ．
（2）合成氨时，假设100L氮气与氢气（体积比为1：3）的混合气体充分反应后，体积变为90L，则氮气的转化率为    ．
（3）在上述工业生产中，B装置的名称为    ，B中发生反应的化学方程式为    ．
（4）已知1m³硝酸工业的尾气中含3160mgNO_x，其中n（NO）：n（NO₂）=9：1．如果在通入空气的情况下，用NaOH溶液完全吸收NO_x生成NaNO₃，则发生反应的化学方程式为    ，至少需要25%的NaOH溶液（密度1.28g/cm³）    mL（结构保留三位有效数字）．
（5）已知以上硝酸工业的尾气NO_x还可以用氨氧混合气进行处理，写出以上尾气NO_x与氨气反应的化学方程式    ．

难度：中等

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8．下列有关工业生产叙述正确的是（　　）

A．合成氨工业中，将NH₃及时液化分离有利于提高产率

B．工业上通常使用电解法制备金属钠、镁、铝、铁等

C．硫酸工业中，采用常压条件的原因是此条件下催化剂活性最高

D．电解精炼铜时，将粗铜与电源的负极相连

难度：中等

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9．联合生产是实现节能减排的重要措施，工业上合成氨和硝酸的联合生产具有重要意义．图1是工业上合成氨的简易流程：

（1）设备A内部结构如图2所示，其名称是    ，其中发生的化学反应方程式为    ；生产中原料气必须进行脱硫，目的是    ，选择500℃进行反应的主要原因是    ；
（2）设备B的名称是冷凝塔，图1中a和b是两个通水口，其中入水口是    （填“a”或“b”）．
（3）氮气和氢气的混合气体通过压缩机压缩的原因是    ．
（4）生产出来的NH₃可以用来生产硝酸．其中在氨气催化氧化过程中，不同温度下生成产物可能有所不同，温度对氨氧化产物产率的影响如图3所示；当温度大于900℃时，NO的产率下降的主要原因是    ．

（5）某化肥厂用NH₃制备NH₄N0₃．已知：由NH₃制NO的产率是94%，NO制HNO₃的产率是89%，则制HN0₃所用NH₃的质量占总耗NH₃质量（不考虑其它损耗）的    %（保留两位有效数字）．

难度：中等

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10．铵盐是重要的化工原料，以N₂和H₂为原料制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题：

（1）在上述流程图中，B设备的名称是    ，其中发生反应的化学方程式为    ．
（2）在上述工业生产中，N₂与H₂合成NH₃的催化剂是    ．1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德•埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下（①-⑤）：

分别表示N₂、H₂、NH₃．图⑤表示生成的NH₃离开催化剂表面，图②和图③的含义分别是    、    ．
（3）NH₃和CO₂在一定条件下可合成尿素，其反应为：2NH₃（g）+CO₂（g）⇌CO（ NH₂）₂（s）+H₂O（g）
图⑥表示合成塔中氨碳比a与CO₂转化率ω的关系．a为[n（NH₃）：n（CO₂）]，b为水碳比[n（H₂O）：n（CO₂）]．则：
①b应控制在    ；
A.1.5.1.6         B.1～1.1        C.0.6～0.7
②a应控制在4.0的理由是    ．
（4）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是    ；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是    ．
（5）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：
碱液吸收法：NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O
NH₃还原法：8NH₃+6NO₂
催化剂
.
△
7N₂+12H₂O（NO也有类似的反应）
以上两种方法中，符合绿色化学的是    ．
（6）某化肥厂用NH₃制备NH₄NO₃．已知：由NH₃制NO的产率是96%、NO制HNO₃的产率是92%，则制HNO₃所用去的NH₃的质量占总耗NH₃质量（不考虑其它损耗）的    %．

难度：中等

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温度盐的溶解度	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃	60℃	100℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	39.8
NH₄HCO₃	11.9	15.8	21.0	27.0	-	-	-	-
NaHCO₃	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5	16.4	-
NH₄Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.3	77.3

原料	天然气	重油	煤
相对投资费用	1.0	1.5	2.0
能量消耗/J•t^-1	28109	38109	48109

反应	大气固氮N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g）
温度/℃	27	2260
K	3.84×10^-31	1

化学键	N≡N	H-O	N-H	O=O
E/（kJ/mol）	946	463	391	496