知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1．氮的化合物是重要的化工原料，在工农业生产中有很多重要应用．工业上合成氨的流程示意图如图1所示．

回答下列问题：
（1）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    ．
（2）设备B中m和n是两个通水口，入水口是    （填“m”或“n”）．
（3）设备C的作用是    ．
（4）某工厂利用氨气生产硝酸的流程简要表示如图2所示：
①写出设备b的名称    ；a中反应的化学方程式为    ．
②常压法生产的硝酸浓度较低，尾气中氮氧化物含量较高，请帮助上述工厂设计一个能提高硝酸浓度、减少尾气排放的改进方案，并表示在图中．
（5）工业上利用氨氧化法生产硝酸，如图3是氨氧化率与氨一空气混合其中氧氨比的关系．其中直线表示反应的理论值；曲线表示生产实际情况．当氨氧化率达到100%，理论上r[n（O₂）/n（NH₃）]=    ，实际生产要将r值维持在1.7～2.2之间，原因是    ．

难度：中等

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2．无论从能耗，还是环境，现代工业工艺往往采用联合生产的方式．工业合成氨、硝酸、纯碱可以进行联合生产．请回答下列有关问题：
（1）工业中，从合成塔出来的混合气体成分是    （填化学式），在进入分离器之前，需进入    （填工业设备名称）．
（2）15mol氮气和3mol氢气在密闭容器中反应生成的氨气的物质的量    （选填字母代号）．
a．小于2mol   b．等于2mol    c．大于2mol 小于15mol  d．等于15mol
（3）氨气在工业制备硝酸生产中的作用是    （用化学方程式表示）：硝酸工业生产中的尾气（NO₂、NO的混合气体）通常可用纯碱溶液吸收：2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂↑，NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂↑；尾气吸收过程中，每吸收5mol尾气，则生成CO₂的物质的量为    ；
（4）硝酸厂的尾气也可利用尿素蒸汽将氨的氧化物还原为空气的主要成分而除去，写出尿素与NO2反应的化学方程式    ．

难度：中等

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3．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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4．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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5．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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6．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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7．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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8．某化工厂以天然气、水、空气为基本原料联合生产氨、硝酸，获得了良好的经济效益，下面是其生产流程图．

（1）试剂a可能是    ，设备B的名称为    ，设备A中的化学方程式为    ．
（2）该化工厂合成氨时的压强40MPa，温度为500℃左右，在此条件下，测定达到平衡时混合气体中NH₃的体积分数约为35.2%．
①在保持温度、压强不变的情况下，写出一种能提高合成塔中H₂转化率的方法    ，温度越低，NH₃的产率越高，为何不在较低温度下进行合成    ．
②从合成塔中出来的NH₃的体积分数通常约为15%，其原因是    ．
（3）从设备B中出来的硝酸浓度较小，通常先加入一定量的硝酸镁后再进行蒸馏
①下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是：
a．浓硫酸b．硫酸镁c．生石灰
②蒸馏时通常采用减压蒸馏，这样做的主要目的是    ．
（4）用尿素[CO（NH₂）₂]处理尾气时可得到纯净的两种常见无毒气体，反应过程为：NO、NO₂在水中反应转化亚硝酸，然后亚硝酸再与尿素反应，写出后者反应的化学方程式：    ．

难度：中等

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9．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：较难

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10．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的意义．下面是工业上合成氨的简易流程：

（1）设备A中含有电加热器，触媒和热交换器，设备A的名称是 ______ ，其中发生的化学反应方程式为 ______ ；
（2）设备B的名称是 ______ ，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是 ______ ；
（3）设备C的作用是 ______ ．
（4）原料气中往往含有CO等杂质，在进行反应前要先净化，净化的原因是 ______ ．
（5）氮气和氢气的混合气体通过压缩机压缩的原因是 ______ ．
（6）生产出来的NH₃可以用来生产硝酸．在制备硝酸的过程中，由于二氧化氮不能一次性被水完全吸收，因此生成的气体须经过多次氧化、吸收的循环操作，使其充分转化为硝酸（不考虑生产过程中的其它损失）．
①从理论上分析，要使氨气完全转化为硝酸，则原料中氧气和氨气物质的量的投料比至少为 ______ ．
②如果按理论上的原料比将原料放在特定条件的密闭容器中进行反应，所有物质不与外界交换，则最后所得溶液的质量分数为 ______ ．（保留三位有效数字）

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