知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1．工业上制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题．

（1）合成氨的工业设备名称是    ，设备中设置热交换器的目的是    ；此生产过程中，N₂与H₂合成NH₃所用的催化剂是    ；生产中原料气必须进行脱硫，目的是    ．
（2）吸收塔中反应为    ，从生产流程看，吸收塔中需要补充空气，其原因是    ．
（3）生产硝酸的过程中常会发生一些氮的氧化物，可用如下三种方法处理：
方法一：碱吸收法：NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+NaNO₃+CO₂
方法二：氨还原法：8NH₃+6NO₂
催化剂
.

7N₂+12H₂O（该反应放热，NO也有类似的反应）
方法三：甲烷吸收法：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）+2H₂O（g）△H=+867kJ/mol（NO也有类似反应）
上述三种方法中，方法一最大的缺点是    ；方法二和方法三相比，优点是    ，缺点是    ．
（4）某化肥厂用NH₃制备NH₄NO₃，已知：由NH₃制NO的产率是94%，NO制HNO₃的产率是89%，则制HNO₃所用NH₃的质量占总消耗NH₃质量（不考虑其它损耗）的    %（保留三位有效数字）．

难度：中等

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2． I、污水经过一级、二级处理后，还含有少量Cu²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺等重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀．下列物质不能作为沉淀剂的是
A．氨水      B．硫化氢气体     C．硫酸钠溶液        D．纯碱溶液
II、合成氨的流程示意图如图：

回答下列问题：
（1）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    ，    ；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式    ，    ；
（2）设备A中含有电加热器、触煤和热交换器，设备A的名称    ，其中发生的化学反应方程式为    ；
（3）设备B的名称    ，其中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    ；
（4）设备C的作用    ；
（5）在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：CO（g）+H₂O（g）═CO₂ （g）+H₂ （g），已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627，若要使CO的转化超过90%，则起始物中c（H₂O）：c（CO）不低于    ．

难度：中等

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3．利用天然气合成氨的工艺流程示意如下：

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）若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）
（3）K₂CO₃（aq）和 CO₂反应在加压下进行，加压的理论依据是    （多选扣分）
（a）相似相溶原理    （b）勒沙特列原理    （c）酸碱中和原理
（4）分析流程示意图回答，该合成氨工艺的主要原料是    ，辅助原料是    ．
（5）请写出以CH₄为基本原料四次转化为合成氨工艺主要原料N₂、H₂的化学方程式：
    ．
（6）整个流程有三处循环，一是Fe（OH）₃循环，二是K₂CO₃（aq）循环，请在上述流程图中找出第三处循环并写在答题卡上（要求：循环方向、循环物质）．

难度：中等

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4．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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5．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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6． 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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7．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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8．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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9．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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10．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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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