2022年高二化學 課時跟蹤訓練 合成氨條件的選擇

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1、2022年高二化學 課時跟蹤訓練 合成氨條件的選擇 基礎練習 一、選擇題 1.合成氨工業(yè)有下列生產(chǎn)流程：①原料氣的制備 ②氨的合成 ③原料氣的凈化和壓縮 ④氨的分離。其先后順序是( )。 A.①②③④ B.④③②① C.①③②④ D.②③④① 答案：C 2.工業(yè)上合成氨采用500℃左右的溫度，其原因是①適當加快NH3 的合成速率；②提高H2的轉化率；③提高氨的產(chǎn)率；④催化劑在500℃左右時其活性最好( )。 A.① B.①③ C.①④ D.②③④ 答案：C 3.有平衡體系CO(氣)+2H2(氣)?CH3O

2、H(氣)(正反應為放熱反應)，為了增加甲醇的產(chǎn)量，工廠應采取的正確措施是( )。 A.高溫、高壓 B.適當溫度、高壓、催化劑 C.低溫、低壓 D.低溫、高壓、催化劑 答案：B 4.在密閉容器中進行合成氨反應，達到平衡后，將平衡體系中各物質的濃度增加到原來的2倍，則產(chǎn)生的結果是( )。 A.平衡向正反應方向移動 B.平衡向逆反應方向移動 C.平衡不移動 D.NH3的質量分數(shù)增加 答案：A 5.合成氨所需的氫氣可由煤與水反應制得，其中有一步反應為CO+H2O(氣)?CO2+H2(正反應為放熱反應)。欲提

3、高CO轉化率可采用的方法是( )。 ①降低溫度 ②增大壓強 ③使用催化劑 ④增大CO的濃度 ⑤增大水蒸氣的濃度 A.①②③ H.④⑤ C①⑤ D.⑤ 答案：C 二、填空題 6.(1)合成氨工業(yè)中，選擇的適宜條件為____________________。 (2)合成氨時，原料氣必須凈化的原因是____________________。 (3)工業(yè)上用焦炭、水、空氣為原料制氨時，碳與氨的物質的量之比為__________，有關方程式為 ______________________________。 答案：(1)2×107～

4、5×107pa，500℃，F(xiàn)e作催化劑 (2)防止雜質使合成氨所用的催化劑“中毒” (3)3：4;C+H2O(氣) CO+H2，CO+H2OCO2+H2，N2+3H22NH3 7.在密閉容器內，使1mo1N2和3mo1H2混合發(fā)生下列反應：3H2+N2?2NH3(正反應為放熱反應)。 (1)當反應達到平衡時，N2和H2的濃度之比是__________。 (2)當升高平衡體系的溫度(保持體積不變)，則混合氣體的平均式量__________，密度__________。 (3)當達到平衡時，充人N2并維持壓強不變，平衡向__________移動。 (

5、4)當達到平衡時，將[N2]、[H2]、[NH3]同時增大1倍，平衡向__________移動。 (5)當達到平衡時，充入Ar氣，并保持體積不變，平衡____________________移動。 (6)當達到平衡時，充入Ar氣，并保持壓強不變，平衡向____________________移動。 答案：(1)1：3 (2)減?。徊蛔? (3)正方向 (4)正方向 (5)不 (6)逆方向 8.下面是合成NH3的簡要流程示意圖 (1)寫出所含物質的化學式A__________、B__________、C__________。 (2)寫出設備的名稱D____

6、______、E__________。 答案：(1)A：N2和H2 B：NH3 C：N2H2 (2)D：合成塔 E：氨分離器 綜合練習 一、選擇題 1.在一定條件下，下述反應達到平衡：CO(氣)+2H2(氣)?CH3OH(氣)，若以m表示反應前H2與CO的物質的量之比，a表示CO的轉化率，y為平衡混合物中CH3OH的體積分數(shù)，可推出y=f(a，m)的數(shù)學表達式。下面四個式子中正確的是( )。 A. B. C. D. 答案：C 2.將裝有1mo1aN3的密閉容器加熱，部分NH3分解后達到平衡，此時混合

7、氣體中NH3的體積分數(shù)為x％，若在同一容器中最初加入的是2molNH3，密封、加熱到相同溫度，反應達到平衡時，設此時混合氣體中NH 的體積分數(shù)為y％。則x和y的正確關系是( )。 A.x>y B.x

8、下發(fā)生下列反應： Ag2SO4(固) Ag2O(固)+SO3(氣) 2SO3(氣) 2SO2(氣)+O2(氣) 經(jīng)10min后，反應達到平衡時，[SO3]=0.4mol／L，[SO2]=0.1mol／L。別下列敘述中不正確的是( )。 A.SO3的分解率為20％ B.10min內 (O2)=0.005mol／(L·min) C.容器內氣體的密度為40g／L。 D.加壓，容器內固體的質量不變 答案：D 5.兩密閉容器a、b開始時體積相同，a保持壓強不變，b保持容積不變，在相同溫度下裝入同比例混合且質量

9、相等的H2和N2的混合氣體，并保持溫度不變。當反應達到平衡時，a容器中N2的轉化率為12％，則此時b容器中N2的轉化率是( )。 A.大于12％ B.小于12％ C.等于12％ D.無法確定 答案：B 6.在相同條件下(T=500K)，有相同體積的甲、乙兩容器，甲容器中充入1gSO2和1gO2，乙容器中充入2gSO2和2gO2，下列敘述中錯誤的是( )。 A.化學反應速率：乙>甲 B.平衡后O2的濃度：乙>甲 C.SO2轉化率：乙>甲 D.平衡混合氣中SO2的體積分數(shù)：乙>甲 答案：C 7.CO2和H2的混合氣體加熱

10、到850℃時，可建立下列平衡： CO2+H2?CO+H2O 在一定溫度下，反應平衡時有90％的氫氣變成水，且[CO2]·[H2]=[CO]·[H2O]，則原混合氣體中CO2和H2的分子數(shù)之比是( )。 A.1：1 B.5：1 C.9：1 D.1：10 答案：C 二、填空題 8.在硫酸工業(yè)中，通過下列反應使SO2轉化為SO3： 2SO2+O22SO3(正反應為放熱反應) 已知常壓下平衡混合氣體中SO3的體積分數(shù)為91％。試回答： (1)在生產(chǎn)中常用過量的空氣，是為了__________； 答案：增大O2濃度，提高SO

11、2的轉化率 (2)加熱到400℃～500℃，是由于__________； 答案：保證催化劑活性達到所需要的最佳溫度，以提高反應速率，縮短達到平衡所需要的時間 (3)壓強采用__________，原因是______________________________； 答案：常壓；常壓下平衡混合氣中SO3的體積分數(shù)已達到91％，若再加壓，對設備及動力系統(tǒng)要求高，成本高 (4)常用濃H2SO4來吸收SO3而不用水，是因為____________________； 答案：用水吸收SO3易形成酸霧，吸收速率慢 (5)尾氣中的SO2必須回收，是為了____________________。

12、答案：減少對環(huán)境的污染 9.在一定條件下，把3mo1N2和3molH2通入一個定容的密閉容器中，發(fā)生如下反應：N2+3H2?2NH3，當反應達到平衡狀態(tài)，容器內的壓強為P。若在上述完全相同的容器中，溫度仍不變，通入1.OmolNH3、__________molN2和__________molH2，才能使容器內的壓強仍為P。平衡時N2物質的量的取值范圍在__________mol至__________mol之間，NH3的量在__________mol至__________mol之間。若達到平衡時，H2和NH3均為1.5mol，你認為可能嗎?__________(填“可能”或“不可能”)。

13、 答案：2.5；1.5；2；3；0；2；不可能 10.合成氨工業(yè)中，原料氣(N2、H2及少量CO、NH3的混合氣)在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅 (I)溶液來吸收原料氣中的CO，其反應是： [Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3?[Cu(NH3)3]Ac·CO(正反應為放熱反應) (1)必須除去原料氣中CO的原因是____________________。 (2)醋酸二氨合銅(I)吸收CO的生產(chǎn)適宜條件應是____________________。 (3)吸收CO后的醋酸銅氨液經(jīng)過適當處理又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環(huán)使用。醋酸銅氨

14、液再生的生產(chǎn)適宜條件應是____________________。 答案：(1)防止催化劑中毒 (2)低溫、加壓 (3)高溫、低壓 拓展練習 1.為了除去工業(yè)廢氣中的SO2，可將SO2轉化成(NH4)2SO4。據(jù)有關資料介紹，摘錄如下： “初步處理后的廢氣中含0.2％的SO2(體積分數(shù))，10％的O2(體積分數(shù))，在400℃時，以5m3/h的速度通過V2O5觸煤層，然后與流量為25L／h的NH3混合，再噴入流量為290g／h的水，此時氣體溫度迅速從400℃下降至200℃，在熱的結晶的裝置中得到(NH4)2SO4晶體?！睋?jù)此資料回答下列問題： (1)按反應式2S

15、O2+O2?2SO3，SO2與O2的物質的量之比為2：1，資料中卻用1：50，原因是______________________________。 (2)進行冷卻的原因是______________________________。 (3)某工廠廢氣中含0.4％的SO2和0.5％的O2，你認為該怎樣利用上述資料?答：____________________。 (4)如果某工廠沒有NH3，只有生石灰，你認為又該怎樣利用上述資料?答：______________________________。 (5)若將SO2全部轉化為SO3，SO3全部轉化成(NH4)2SO4，

16、則資料中NH3的每小時通入量至少應是__________L，由此可得出NH3的利用率為__________。 答案：(1)增大O2的濃度，提高SO2的轉化率 (2)降溫有利于生成(NH4)2SO4，高溫(NH4)2SO4會分解 (3)O2的量不足，向廢氣中增大空氣的量 (4)用生石灰代替NH3 (5)20；80% 2.在763K、3.04×104kPa時，用CO和H2作為原料合成CH3OH，存在下列平衡： CO(氣)+2H2(氣)?CH3OH(氣) 當原料中H2和CO的比例不同時，對CO的轉化率及平衡混合物中甲醇的體積分數(shù)都有影響。 (1)設H2和CO的

17、起始物質的量之比為m，平衡時CO的轉化率為a，平衡混合物中甲醇的體積分數(shù)為y，試推斷m、a、y，三者的相互關系并以y=f(d，m)的函數(shù)表達式表示出來。 答案： (2)將下表已知數(shù)據(jù)代人導出的表達式中進行計算，把計算結果填人表中有關空格中： m a Y 1 0.25 2 0.45 3 19.35% m a y 1 0．25 16．67％ 2 0．45 21．43％ 3 0．56 19．35％ (3)根據(jù)上表數(shù)據(jù)，判斷用CO和H2合成甲醇時，H2和CO的最佳體積比是多少?并簡述依據(jù)。 答案：分析上表中數(shù)據(jù)不難看出，當，m=2時，CO的轉化率較大，此時平衡混合氣中CH3OH的體積分數(shù)最高 最佳比為H2:CO=2：1