知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1． Ⅰ工业上用氨催化氧化制硝酸
（1）由氨氧化剂制备硝酸的第一步反应的化学方程式 ______ ．
（2）由于二氧化氮不能被水完全吸收，因此生成的气体须经过多次氧化、吸收的循坏操作，使其充分转化为硝酸（如果不考虑生产过程中的其他损失）
①从理论上分析，要使氨气完全转化为硝酸，则原料氨气和氧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一个具有反应条件的密闭容器中进行，所有物质不与外界交换，则最后所得溶液的质量分数为 ______ ．
Ⅱ某学习小组为了模拟工业上氨氧化制硝酸，用下列仪器进行实验：

C装置可以加热，回答下列问题：
（3）装置图中虚线方框内必要仪器的名称和所盛试剂分别为 ______ ．
（4）A处的玻璃导管设置成可上下抽动的原因 ______ ．
（5）实验中在D中观察到的实验现象是 ______ ．
（6）E的作用是 ______ ，E中倒置漏斗可防倒吸，能防倒吸原因是 ______ ．

难度：较易

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2．硝酸与合成氨工业密切相关，氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径．
完成下列计算：
（1）合成氨时，假设100L的氮气与氢气（体积比为1：3）的混合气体通过氨合成塔充分反应后，体积变为90L，则氮气的转化率为 ______ ．（写出计算过程，计算结果请用百分数表示）
（2）标准状况下，将500L氨气溶于1L水中形成氨水，则此氨水质量分数为 ______ ．（写出计算过程，计算结果请用百分数表示，并保留1位小数）
（3）氨氧化法是将氨和空气的混合气通过灼热的铂铑合金网，在合金网的催化下，氨被氧化成一氧化氮（NO）．此时温度很高，水以水蒸气的形式存在，NO也不与O₂反应．若氨气与氧气物质的量之比为1：1.7时，氨的转化率可达95%，计算反应后NO的体积分数 ______ ．（设氧气在空气中的体积分数为20%，写出计算过程，计算结果请用百分数表示并保留1位小数）
（4）一氧化氮继续氧化为二氧化氮，二氧化氮溶于水可得硝酸．为测定某18K金样品的组成，将2.832g样品粉碎后投入足量的浓硝酸中，充分溶解后，收集到NO₂和N₂O₄的混合气体224mL（折算至标准状况，下同），将该混合气体与84mL O₂混合后缓缓通入水中，恰好被完全吸收．（已知金不溶于浓硝酸）
填写该18K金的成分表（写出计算过程，计算结果请用百分数表示并保留1位小数，若不含该金属则填0）．
18K金成分 Au Ag Cu
含量（质量分数） 75% ______ ______

难度：中等

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3．工业上制取硝酸的只要流程如图1所示，尾气处理流程如图2所示：

请根据上述流程，结合所学知识回答：
（1）工业合成氨的原料是N₂和H₂，其中N₂以空气为原料制取，方法是 ______ ．H₂可用等物质的量的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 ______ ．　在原料气制备过程中混有的CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过反应CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）来实现．己知1100K时该反应的平衡常数K=0.64，若要使CO的转化率超过80%，则起始物中c（H₂O）：c（CO）不低于 ______ ．
（2）在合成氨的设备（合成塔）中，使用热交换器的目的是 ______ ．往吸收塔通入过量空气的原因是 ______ ．
（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，其部分工艺流程如图2所示．已知NO和NO₂按1：1通入碱液中生成亚硝酸盐．工艺流程2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）．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 ______ ．
（4）工业上生产硝酸的过程中产生NO_x，也可以用NH₃在高温下催化还原法消除NO_x对空气的污染．写出NH₃与NO_x反应的化学方程式 ______ ．

难度：较易

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4．硝酸是极其重要的化工原料，工业上将产生的NO₂在密闭容器中用水多次反复循环吸收制备硝酸．
（1）工业上用水吸收NO₂生产HNO₃，生成的气体经多次氧化、吸收的循环操作充分转化为硝酸（假定上述过程无其他损失）．试写出上述反应的化学方程式： ______ ．
（2）为了证明NO也可以与氧气和水共同反应生成HNO₃，某学生设计了如图所示装置（有关夹持装置已略去）．
①检查装置气密性良好后，为观察到NO气体生成，打开K₁，关闭K₂，应从U形管的长管口注入稀硝酸至 ______ 后，迅速关闭K₁，观察到U形管内的现象是 ______ ．
②装置Ⅲ中发生反应的化学方程式为 ______ ．
③蘸NaOH溶液的棉花团的作用是 ______ ．
④打开K₂，至装置Ⅱ中长玻璃管中的气体呈无色后，打开K₃，反应一段时间后，长玻璃管中并未充满液体．设计简单方法检验长玻璃管中的气体是否含NO ______ ．

难度：中等

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5．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：难

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6．氨、硝酸、硝酸铵、硝酸铜是重要的化工产品，工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图，请回答下列问题：

（1）吸收塔中通入空气的作用是 ______ ；下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是 ______ ．
A．浓硫酸 B．氯化钙 C．生石灰 D．硝酸亚铁
（2）制硝酸尾气中的氮氧化物常用尿素[CO（NH₂）₂]作为吸收剂，其主要的反应为：NO、NO₂混合气与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素[CO（NH₂）₂]反应生成CO₂和N₂，反应的化学方程式： ______ 、 ______ ．
（3）在氧化炉里，催化剂存在时氨气和氧气反应：4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O 4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O在不同温度时生成产物如图一所示．在氧化炉里，反应温度通常控制在800℃～900℃的理由是 ______ ．
（4）如图二所示装置可用于电解NO制备 NH₄NO₃，电解总反应方程式为 ______ ，需补充氨气的理由是 ______ ．
（5）工业上通常用铜与浓硝酸反应制得光谱纯硝酸铜晶体（化学式为Cu（NO₃）₂•3H₂O，摩尔质量为242g/mol）．
已知：25℃、1.01×10⁵Pa时，在密闭容器发生反应：2NO₂⇌N₂O₄，达到平衡时，c（NO₂）=0.0400mol/L，c（N₂O₄）=0.0100mol/L．现用一定量的Cu与足量的浓高纯度硝酸反应，制得5.00L已达到平衡的N₂O₄和NO₂的混合气体（25℃、1.01×10⁵Pa），理论上生成光谱纯硝酸铜晶体的质量为 ______ g．

难度：较易

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7．工业上制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题：

（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是 ______ ，其中发生反应的化学方程式为 ______ ．
（2）此生产过程中，N₂与H₂合成NH₃所用的催化剂是 ______ ．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：

、、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）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 ______ ．
（4）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 $%20%5Cfrac%20%7B%20%5Cunderline%7B%C2%A0%5Ctext%7B%E5%82%AC%E5%8C%96%E5%89%82%7D%C2%A0%7D%7D%7B%E2%96%B3%7D$ 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 ______ ．
（5）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：较易

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8．如图所示是工业生产硝酸铵的流程．

（1）写出N₂和H₂通过红热的铁纱网生成氨气的反应方程式： ______ ．
（2）B装置中Pt-Rh合金网的作用是 ______ ，写出B中有关反应方程式： ______ ．
（3）写出D中反应方程式： ______ ．
（4）A、B、C、D四个容器中的反应，属于氧化还原反应的是 ______ （填字母）．

难度：易

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9．氨、硝酸、硝酸铵、硝酸铜是重要的化工产品，工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图1，请回答下列问题：

（1）吸收塔中通入空气的作用是 ______ ；下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是 ______ ．
A．浓硫酸 B．氯化钙 C．生石灰 D．硝酸亚铁
（2）制硝酸尾气中的氮氧化物常用尿素[CO（NH₂）₂]作为吸收剂，其主要的反应为：NO、NO₂混合气与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素[CO（NH₂）₂]反应生成CO₂和N₂，反应的化学方程式为 ______ 、 ______ ．
（3）在氧化炉里，催化剂存在时氨气和氧气反应：4NH₃+5O₂⇌4NO+6H₂O，4NH₃+3O₂⇌2N₂+6H₂O 在不同温度时生成产物如图2所示．在氧化炉里，反应温度通常控制在800℃～900℃的理由是 ______ ．

（4）如图3所示装置可用于电解NO制备 NH₄NO₃，电解总反应方程式为 ______ ，需补充氨气的理由是 ______ ．
（5）工业上通常用铜与浓硝酸反应制得光谱纯硝酸铜晶体（化学式为Cu（NO₃）₂•3H₂O，摩尔质量为242g/mol）．已知：25℃、1.01×10⁵Pa时，在密闭容器发生反应：2NO₂⇌N₂O₄，达到平衡时，c（NO₂）=0.0400mol/L，c（N₂O₄）=0.0100mol/L．现用一定量的Cu与足量的浓高纯度硝酸反应，制得5.00L已达到平衡的N₂O₄和NO₂的混合气体（25℃、1.01×10⁵Pa），理论上生成光谱纯硝酸铜晶体的质量为 ______ g．

难度：较易

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10．工业上制取硝酸的主要流程图如图

（1）工业合成氨的原料是N₂和H₂．装置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混有的CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过反应CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）来实现．已知1100K时该反应的平衡常数K=0.64，若要使CO的转化率超过80%，则起始物中c（H₂O）：c（CO）不低于 ______ ．

难度：较易

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18K金成分	Au	Ag	Cu
含量（质量分数）	75%	______	______