工业合成氨试题及答案-高中化学-云返教育

如图是合成氨的简要流程示意图，沿X路线回去的物质是（　　）

答案解析

类型： 单选题 难度系数：易

如图是工业生产硝酸铵的流程示意图．

（1）吸收塔C中通入过量空气的目的是          ．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）．
（2）已知：4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g），△H=-1266.8kJ/mol；
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g），△H=+180.5kJ/mol
据此写出氨高温催化氧化的热化学方程式：          ．
若上述催化氧化过程转移了5mol电子，则反应的能量变化为          kJ．
（3）在化工研究中，经常要判断反应能否自发进行，若某反应的△H＜0，则该反应是否一定能自发进行？          （填“一定”或“不一定”）
（4）已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），△H=-92kJ/mol．为提高氢气的转化率，宜采取的措施有          （填字母）．
A．适当升高温度
B．使用更有效的催化剂
C．增大压强
D．循环利用和不断补充氮气
E．及时分离出氨气
（5）在一定温度和压强下，将H₂和N₂按3：1的体积比在密闭容器中混合，当反应达到平衡时，测得平衡混合气中NH₃的体积分数为20.0%，此时H₂的转化率为          （计算结果保留一位小数）．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

硝酸铵在工农业生产和国防中占有极为重要的位置，下面的流程图是硝酸铵的工业生产工艺过程．

根据图回答下列问题：（1）已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ/mol．请回答：①在500℃、1.01×105 kPa和铁催化条件下向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，充分反应后，放出的热量小于92.4 kJ，理由：②为有效提高氢气的转化率，实际生产中宜采取的措施有．A．降低压强B．最适合催化剂活性的适当高温C．增大压强D．及时移出氨E．循环利用和不断补充氮气（2）氨催化氧化的化学方程式为4NH₃（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H＜0．
该反应的化学平衡常数表达式K= ，当温度升高时，K值（填“增大”“减小”或“无影响”）．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

传统合成氨工业需要采用高温、高压和催化剂．近来美国化学家使用新型铁系催化剂，在常温下合成了氨气．下列说法正确的是（　　）

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类型： 单选题 难度系数：中

实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：

已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO_地）溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气．

（1）从图1中选择制取气体的合适装置：氮气          、氢气
（地）氮气和氢气通过图地甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有          、
（u）氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，          （“会”或“不会”）发生倒吸，原因是：          ．
（4）写出乙装置中氨催化氧化的化学方程式：
（5）反应结束后锥形瓶内的溶液中含有手⁺、O手^-、          、          离子．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：难

（20rr?石景山区一模）工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

（r）工业生产时，制取氢气的一六反应为：CO+H₂O（下）?CO₂+H₂．t℃时，往rL密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气．反应建立平衡后，体系中c（H₂）=0.r2mol?L^-r．该温度下此反应的平衡常数K= （填计算结果）．
（2）合成培中发生反应N₂（下）+3H₂（下）?2NH₃（下）△H＜0．下表为不同温度下该反应的平衡常数．由此可推知，表中T_r 300℃（填“＞”、“＜”或“=”）．

T/℃	T_r	300	T₂
K	r.00×r0⁷	2.下5×r0⁵	r.88×r0³

（3）N₂和H₂在铁作催化剂作用下从r下5℃就开始反应，不同温度下NH₃产率如图所示．温度高于900℃时，NH₃产率下降的原因          ．
（下）在上述流程图中，氧化炉中发生反应的化学方程式为          ．
（5）硝酸厂的尾气含有氮的氧化物，如果不经处理直接排放将污染空气．目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水，反应机理为：
CH_下（下）+下NO₂（下）═下NO（下）+CO₂（下）+2H₂O（下）△H=-57下kJ?mol^-r
CH_下（下）+下NO（下）═2N₂（下）+CO₂（下）+2H₂O（下）△H=-rr60kJ?mol^-r
则甲烷直接将N0₂还原为N₂的热化学方程式为：          ．
（6）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式下NH₃+5O₂

点燃

下N₂+6H₂O ，科学家利用此原理，设计成氨气一氧气燃料电池，则通入氨气的电极是（填“正极”或“负极”）；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为．

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类型： 填空题 难度系数：难

[选修一化学与技术]联碱法（候氏制碱法）和氨碱法的生产流程简要表示如下图：

（1）沉淀池中发生反应的化学方程式为；
（2）X是　，Y是　（填化学式）；
（3）Z中除了溶解的氨气、食盐外，其它溶质还有　；排出液中的溶质除了氢氧化钙外，还有　；
（4）从理论上分析，在氨碱法生产过程中　（填“需要”、“不需要”）补充氨气，从原料到产品，氨碱法总反应过程用化学方程式表示，可写为　；
（5）根据联碱法中从母液中提取氯化铵晶体的过程推测，所得结论正确是　；
a．常温时氯化铵的溶解度比氯化钠小
b．通入氨气目的是使氯化铵更多析出
c．加入食盐细粉目的是提高Na⁺的浓度，促进碳酸氢钠结晶析出
（6）联碱法中，每当通入NH₃44.8L（巳折合成标准状况下）时可以得到纯碱100.0g则NH₃的利用率为　．相比于氨碱法，指出联碱法的一项优点　 ?

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类型： 解答题 难度系数：中

实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：

已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO₂）溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气．
（1）从如图a、b、c三个装置中选择制取气体的合适装置：

制氮气选择装置、制氢气选择　装置（填装置编号）．
（2）将氮气和氢气通过上图甲装置．甲装置的作用除了将气体混合外，还能够起到　、　的作用．
（3）氨合成器出来经冷却的气体除氨外常含有大量的氮气和氢气，将该气体连续通入乙装置的水中吸收氨，不会发生倒吸现象，原因是　．
（4）用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是：　，锥形瓶中还有可能生成的物质是：　（可多选）．
A H₂B NO₂C HNO₃D NH₄NO₃
（5）写出乙装置中氨催化氧化的化学方程式：　 △4NO+6H₂O

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类型： 解答题 难度系数：中

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图1：

在800℃、铂催化剂存在条件下，氨与氧气反应的主要产物是NO 和H₂O．在实际生产中氨的氧化率与混合气中氧氨比（氧气与氨气物质的量比，以γ{n（O₂）/n（NH₃）}表示）的关系如图2所示．
请回答下列各题：
（1）若氨氧化率达到100%，理论上γ{n（O₂）/n （NH₃）}为1.25，而实际生产要将γ值维持在1.7～2.2之间，其原因是．
（2）若使氨的氧化率达到95%，应控制氨在氨、空气混合气体中的体积分数约为　
（设氧气占空气的体积分数为20%）．将γ=1.75的氨、空气混合气体通入800℃、盛有铂催化剂的氧化炉，充分反应后导入到吸收塔的气体的主要成分是　．
（3）现以a mol NH₃和足量空气为原料（不考虑N₂的反应）最大程度制取NH₄NO₃，经过一系列转化反应后，向反应后的混合物中加入b g水，得到密度为ρ g?mL^-1的溶液，计算该溶液中NH₄NO₃物质的量浓度可能的最大值　．

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类型： 解答题 难度系数：中

我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：

①上述生产纯碱的方法称，
②沉淀池中发生的化学反应方程式是　．
③写出上述流程中X物质的分子式　．
④向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有　．
A．增大NH₄⁺的浓度，使NH₄Cl更多地析出 B．使NaHCO₃更多地析出
C．使NaHCO₃转化为Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl纯度
⑥下列是哈伯法合成氨的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施有　．

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类型： 解答题 难度系数：中

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）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）由KHCO₃分解得到的CO₂可以用于　（写出CO₂的一种重要用途）．
（5）整个流程有三处循环，一是Fe（OH）₃循环，二是K₂CO₃（aq）循环，请在上述流程图中标出第三处循环（循环方向、循环物质）

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类型： 解答题 难度系数：中

实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：

已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO₂）溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气．

（1）从图1中选择制取气体的合适装置：氮气、氢气　
（2）氮气和氢气通过图2甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有　、　
（3）氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，　（“会”或“不会”）发生倒吸，原因是：　．
（4）写出乙装置中氨催化氧化的化学方程式：　
（5）反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H⁺、OH^-、　、　离子．

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中

【选修-化学与技术】合成氨工业的主要反应为：N₂（g）+uH₂（g）?2NH_u（g）△H＜O，下图是合成氨的简要流程示意图：

（x）写出设备A、B的名称：A          ，B          ；沿X路线进入压缩机的物质是          ．
（2）原料气往往混有CO、NH_u等杂质，在进入合成塔之前需净化，净化的原因是          ．
（u）氮、氢混合气体送入合成塔前要通过压缩机压缩的原因是          ；在合成塔中及时分离出氨气的目的是          ．
（2）工业合成氨的反应为：N₂（g）+uH₂（g）?2NH_u（g）△H＜O，当压强为u0MPa，温度为500℃时，在容积为xx的密闭容器中充入xmoxN₂和umoxH₂，反应达到平衡时NH_u的体积分数为20%，求此时的平衡常数          ．
（5）合成塔从上到下将催化剂分成四层，在层与层之间冷激气（冷的原料气）和反应气混合，请问这样设计的原因是什么？          ．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

工业上合成氨是在i定条件下进行如下反应：
N₂（g）+34₂（g）?2N4₃（g），△4=-92.44kJ/mol；其部分工艺流程如下：

反应体系中各组分的部分性质见下表：

气体	氮气	氢气	氨
熔点（℃）	-2上0.0上	-252.77	-77.74
沸点（℃）	-上95.79	-259.23	-33.42

回答下列问题：
（上）写出该反应的化学平衡常数表达式：K=          ．随着温度的升高，K值          （填增大、减小、不变）．
（2）平衡常数K值越大，表明          （填序号）．
6．N₂的转化率越高 B．N4₃的产率越大
C．原料中N₂的含量越高 D．化学反应速率越快
（3）合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程．即反应后通过把混合气体的温度降低到          使          分离出来；继续循环的气体是          ．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如n：

（l）已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO₂）溶液与饱和氯化钱溶液经加热后反应制取氮气，写出该反应的化学方程式：NH_口Cl+NaNO₂

△

NaCl+N₂↑+2H₂O ．
（2）图中，氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有          ．
（3）氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨          （“会”或“不会”）发生倒吸，原因是          ．
（口）用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是          ．锥形瓶中还可观察到的现象是：          ．
（5）写出乙装置中氨氧化的化学方程式：          ．
（6）用CH_口催化还原NO₂可以消除氮氧化物的污染．例如．
CH_口（d）+口NO₂（d）═口NO（d）+CO₂（d）+2H₂O（d）△H=-57口kJ?mol^-1，
CH_口（d）+口NO（d）═2N₂（d）+CO₂（d）+2H₂O（d）△H=-1160kJ?mol^-1，
写出CH_口还原NO₂至N₂的热化学方程式          ；若用标准状况n口.口8LCH_口还原NO₂至N₂整个过程中转移的电子总数为          （阿伏加德罗常数的值用N₂表示），放出的热量为          kJ．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

（1）工业上合成氨的反应方程式为          ，反应是在          中进行，该设备的出口处的气体是          （填写分子式）．
（2）纯水中含有10电子的粒子有          种．
（3）向氢氧化钠溶液中逐渐加入盐酸至中性的过程中，水的电离程度          （填增大、减小、不变）．
（多）将1mol/L的氯化铁溶液和3mol/L的硫氰化钾溶液等体积混合，所得溶液中K⁺的物质的量浓度为          mol/L．
（5）用润湿的pH试纸测得的0.01mol/LNaOH溶液的pH          12（填＜、＞、=）．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

（四少1四?海南）Ⅰ污水经过一级、二级处理后，还含有五量十u^四+、Hg^四+、Pb^四+等重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀．4列物质不能作为沉淀剂的是
A．氨水 B．硫化氢气体
十．硫酸钠溶液 D．纯碱溶液
Ⅱ合成氨的流程示意图如4：

回答4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十+H_四O

高温

十O+H_四，          ；
（四）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）设备十的作用          ；
（5）在原料气制备过程中混有十O对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的十O，可通过如4反应来实现：
十O（g）+H_四O（g）?十O_四（g）+H_四（g）
已知1少少少K时该反应的平衡常数K=少.6四7，若要使十O的转化超过p少%，则起始物中十（H_四O）：十（十O）不低于          ．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

合成氨工业对国防具有重要意义，如制硝酸、合成纤维以及染料等．
（1）已知某些化学键的键能数据如下表：

化学键	N≡N	H-H	N-H
键能kJ?mol^-1	946	436	390

合成氨的热化学反应方程式为          ．
（2）常温下，向饱和NaCl与饱和氨水的混合溶液中通入过量CO₂，有NaHCO₃固体析出，该反应的化学方程式为          ；所得溶液中离子的电荷守恒式是          ；若向饱和NaCl与饱和CO₂的混合溶液中通入氨气，则没有NaHCO₃固体析出，原因是          ．
（3）氨氮废水（含NH₃、NaOH和Na₂SO₄）超标排放会造成水体富营养化．右图通过直接电化学氧化法有效除去某工厂氨气．其中阴离子的流动方向为          （填“向a极”或“向b极”），电解过程中，b极区的pH          （填“增大”或“减小”或“不变”），阳极反应方程式为          ．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：难

（2011?宝山区一模）工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

（1）合成塔中发生反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）+Q（Q＞0）．下表为不同温度下该反应的平衡常数．

T/℃	T₁	300	T₂
K	1.00×10⁷	2.45×10⁵	1.88×10³

由此可推知，表中：T₂          300℃（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）NH₃和O₂在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应：
4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）+905kJ，不同温度下NO气体的产率如图所示．温度高于900℃时，NO气体产率下降的原因是          ．
（3）吸收塔中反应为：3NO₂+H₂O?2HNO₃+NO．从生产流程看，吸收塔中需要补充空气，其原因是          ．
（4）硝酸厂的尾气含有氮氧化物，不经处理直接排放将污染空气．目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：
CH₄（g）+4NO₂（g）→4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）+574kJ；
CH₄（g）+4NO（g）→2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）+1160kJ．
则1mol甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：          ．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：难

现在普遍应用的工业合成氨的方法是哈伯于1905年发明的，但此法反应物的转化率不高．
已知：1mol N₂（g）与适量H₂（g）完全反应，生成NH₃（g），放出92.2kJ热量，写出反应的热化学方程式：          ．
（2）若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K₁、K₂，则K₁          K₂（填“＞”“=”或“＜”）．
（3）在一定温度下，向容积不变（始终为10L）的密闭容器中加入2mol N₂、8mol H₂及固体催化剂．10分钟后反应达到平衡状态，容器内气体压强变为起始的80%，此时氨气的体积分数为          ，用氮气表示的反应速率为：          ．若想提高氨气的产率，根据化学平衡移动原理，请提出合理的建议：
          （任意写一条）．
（4）在上述相同条件下，若起始时加入4mol NH₃、2mol H₂及固体催化剂，反应达到平衡时NH₃的体积分数比（3）中          （填“大”、“小”或“相等”）．
（5）氨被氧化生成一氧化氮的化学方程式为：4NH₃+5O₂

催化剂

△

4NO+6H₂O ．

（6）随着对合成氨研究的发展，2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法，即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气，分别通入一个加热到570℃的电解池中，采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨（装置如图）．
请回答：在电解法合成氨的电解池中（填“能”或“不能”）用水作电解质溶液的溶剂，原因是．
钯电极A是电解池的极（填“阳”或“阴”），该极上的电极反应式是．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：难

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