知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

2．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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3． 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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4．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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5．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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6．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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7．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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8．半水煤气是工业合成氨的原料气，其主要成分是H₂、CO、CO₂、N₂和H₂O（g）．半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料．

完成下列填空：
（1）半水煤气含有少量硫化氢．将半水煤气样品通入    溶液中（填写试剂名称），出现    ，可以证明有硫化氢存在．
（2）半水煤气在铜催化下实现CO变换：CO+H₂O
Cu
△
CO₂+H₂，若半水煤气中V（H₂）：V（CO）：V（N₂）=38：28：22，经CO变换后的气体中：V（H₂）：V（N₂）=    ．
（3）碱液吸收法是脱除二氧化碳的方法之一．已知：
Na₂CO₃ K₂CO₃
20℃碱液最高浓度（mol/L） 2.0 8.0
碱的价格（元/kg） 1.25 9.80
若选择Na₂CO₃碱液作吸收液，其优点是    ；缺点是    ．如果选择K₂CO₃碱液作吸收液，用什么方法可以降低成本？    写出这种方法涉及的化学反应方程式．
（4）以下是测定半水煤气中H₂以及CO的体积分数的实验方案．取一定体积（标准状况）的半水煤气，经过下列实验步骤测定其中H₂以及CO的体积分数．

①选用合适的无机试剂分别填入Ⅰ、Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ方框中．
②该实验方案中，步骤    （选填“Ⅳ”或“Ⅴ”）可以确定半水煤气中H₂的体积分数．

难度：中等

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9．下列关于工业生产过程的叙述正确的是（　　）

A．联合制碱法中循环使用CO₂和NH₃，以提高原料利用率

B．硫酸工业中，SO₂氧化为SO₃时采用常压，因为高压会降低SO₂转化率

C．合成氨生产过程中将NH₃液化分离，可加快正反应速率，提高N₂、H₂的转化率

D．炼钢是在高温下利用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去

难度：中等

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10．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：较易

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

	Na₂CO₃	K₂CO₃
20℃碱液最高浓度（mol/L）	2.0	8.0
碱的价格（元/kg）	1.25	9.80

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