从巩固到提高高考化学二轮微专题03 工业合成氨

试卷更新日期：2023-01-21 类型：二轮复习

进入出卷网下载

一、单选题

1. 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、合成氨生产中将NH₃液化分离，可加快正反应速率，提高N₂、H₂的转化率 D、SO₂在接触室被氧化成SO₃ ， SO₃在吸收塔内被吸收制成浓硫酸

查看试题解析
2. 氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨催化制硝酸的流程示意图。下列说法错误的是（）

A、可以利用 $N H_{3}$ 易液化的性质分离出 $N H_{3}$ B、合成氨以及氨催化制硝酸的流程中氮元素均被氧化 C、可以用 $N H_{3}$ 进行氨氧化物的尾气处理 D、吸收塔中通入A是为了提高原料的利用率

查看试题解析
3. 一种新型的合成氨的方法如图所示。下列说法正确的是（）

A、反应①中N₂发生了氧化反应 B、三步循环的总结果为N₂+3H₂ $⇌$ 2NH₃ C、反应③为4LiOH $\begin{array}{l} \underline{\underline{通电}} \end{array}$ 4Li+2H₂O+O₂↑ D、反应①和②均属于“氮的固定”

查看试题解析
4. 下列有关化工生产的说法错误的是（）

A、硫酸工业中采用高压，以提高二氧化硫的转化率 B、联合制碱法在母液中继续通入氨气、加入食盐 C、氯碱工业可制得氢氧化钠、盐酸等化工产品 D、合成氨工业控制温度在500℃，以提高催化剂的催化效果

查看试题解析
5. 氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨催化制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是（）

A、可以利用NH₃易液化的性质分离出NH₃ B、吸收塔中通入A是为了提高原料的利用率 C、可以用NH₃进行氮氧化物的尾气处理 D、合成氨以及氨催化制硝酸的流程中氮元素均被氧化

查看试题解析
6. 一种新型的合成氨的方法如图所示．下列说法正确的是（）

A、反应①中 $N_{2}$ 发生了氧化反应 B、反应①和②均属于“氮的固定” C、反应③为 $4 LiOH \begin{matrix} \underline{\underline{通电}} \end{matrix} 4 Li + 2 H_{2} O + O_{2} ↑$ D、三步循环的总结果为 $N_{2} {+3H}_{2} ⇌ {2NH}_{3}$

查看试题解析
7. 科学家利用过渡金属氮化物(TMNS)在常温下催化实现氨的合成，其反应机理如图所示。下列有关说法正确的是（）

A、TMNS增大了合成氨反应中N₂的平衡转化率 B、TMNS表面上的N原子被氧化为氨 C、用¹⁵N₂进行合成反应，产物中只有¹⁵NH₃ D、TMNS表面上氨脱附产生的空位有利于吸附N₂

查看试题解析
8. 下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是（）

A、自然界中，含氮有机物和含氮无机物之间可以相互转化 B、氨与铵盐参与循环成为大气中的游离氮只发生氧化反应 C、工业合成氨是氮肥工业的基础，氨也是重要的工业原料 D、在自然界氮循环中，碳、氢、氧三种元素也参加了循环

查看试题解析
9. 合成氨工业上，采用氮氢循环操作的主要目的是（）

A、加快反应速率 B、提高氨气的平衡浓度 C、提高氮气和氢气的利用率 D、降低氨气的沸点

查看试题解析

10. 下列工业生产采取的措施能达到相应目的的是（）

选项	化学工业	措施	目的
A	合成氨	500℃左右	防止催化剂中毒
B	石油化工	裂化	提高轻质油的产量
C	工业制硫酸	V₂O₅催化	提高SO₂的转化率
D	侯氏制碱	先通CO₂	有利于CO₂充分吸收

A、A B、B C、C D、D

查看试题解析

11. 合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如图所示，下列说法错误的是（）

A、I、Ⅱ、III和IV都属于氧化还原反应 B、I、Ⅱ、III和IV都是氮的固定 C、反应Ⅵ的部分产物可在流程中循环利用 D、反应Ⅴ的化学方程式为NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl

查看试题解析
12. 合成氨的化学反应为N₂(g)＋3H₂(g) $⇌$ 2NH₃(g) △H=-92.4 kJ·mol^-1.最近，吉林大学与韩国、加拿大科研人员合作研究，提出基于机械化学(“暴力”干扰使铁活化)在温和条件下由氮气合成氨的新方案(过程如图所示)，利用这种方案所得氨的体积分数最终可高达82.5%。下列有关分析错误的是（）

A、铁是该合成氨反应的催化剂 B、采用该方案生产氨气，活化能不变 C、采用该方案生产氨气，△H不变 D、该方案氨的含量高，与反应温度较低有关

查看试题解析
13. 科学工作者研发了一种 SUNCAT的系统，借助锂循环可持续合成氨，其原理如图所示。下列说法正确的是（）

A、过程Ⅰ若通过原电池来实现，阴极电极反应式为 $N_{2} + 6 e^{-} = 2 N^{3 -}$ B、过程Ⅱ生成W的反应： ${Li}_{3} N + 3 H_{2} O = 3 LiOH + {NH}_{3} ↑$ C、过程Ⅲ中LiOH在阳极得电子生成金属锂，该体系中可用金属锂作阳极材料 D、过程Ⅲ中阴极电极反应式为 $4 {OH}^{-} - 4 e^{-} = O_{2} ↑ + 2 H_{2} O$

查看试题解析
14. 合成氨工业是现代化工和国民经济的重要支柱，已知：N₂(g)+3H₂(g) $⇌$ 2NH₃(g) △H<0。电催化还原N₂制NH₃的一种反应机理如图所示，其中吸附在催化剂表面的微粒用*表示。

下列说法正确的是（）

A、电催化法是一步即能把N₂还原为NH₃的高效还原法 B、两个氮原子的加氢过程同时进行 C、NH₃的及时脱附有利于合成氨 D、与传统工业合成氨相比，电催化法能降低反应的活化能，从而降低了反应的△H

查看试题解析

二、综合题

15. 工业合成氨原理：N₂(g)+3H₂(g) $⇌_{}^{}$ 2NH₃(g) ∆H＜0。

(1)、下列关于合成氨的说法正确的是____。

A、合成氨是目前自然固氮最重要的途径 B、合成氨反应的∆H与温度有关，而∆S与温度无关 C、合成氨反应常采用400~500℃是综合考虑了反应速率与平衡产率的矛盾 D、将原料气加压至10MPa~30MPa，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率 E、合成氨生产过程中将NH₃液化分离，是为了加快正反应速率，提高N₂、H₂的转化率

(2)、已知某温度下合成氨反应达平衡时各物质均为 $a m o l$ ，容器容积为VL，保持温度和压强不变，又充入3amol N₂后，平衡(填“向左”、“向右”或“不”)移动。

(3)、 $P_{1}$ 压强下，向密闭容器中充入一定量的N₂和H₂ ，相同时间内测得体系中N₂的体积分数与温度(T)的关系如下图所示。
①N₂的体积分数随温度升高先减小后增大的原因是。
②研究表明，温度越高，温度对平衡的影响大于压强对平衡的影响。保持其他条件不变，请在上图中画出P₂压强下 (P₂＞P₁)N₂的体积分数与温度(T)的关系趋势图。

(4)、LiH-3d过渡金属复合催化剂可用于催化合成氨，已知N₂被吸附发生反应3LiH+N₂=Li₂NH+LiNH₂ ，用一个化学方程式表示H₂被吸附发生的反应。

查看试题解析
16. “水煤气(CO和 $H_{2}$ )”是化学工业常用的原料气，请回答：

(1)、I.已知：焦炭、CO的标准燃烧热分别为 $393.5 kJ \cdot {mol}^{- 1}$ 、 $283 kJ \cdot {mol}^{- 1}$ ，氢气燃烧的热化学反应方程式： ${2H}_{2} {(g)+O}_{2} {(g)=2H}_{2} O(g) ΔH=-484kJ \cdot {mol}^{-1}$
试写出由焦炭和水蒸气生成水煤气的热化学反应方程式：

(2)、下列说法正确的是___________

A、将煤炭在空气中直接加强热进行干馏，制备生成水煤气的原料焦炭 B、水煤气可经过催化合成获得液体燃料、碳氢化合物和含氧有机物 C、水煤气也可采用高温下煤和水蒸气直接作用制得 D、在恒压反应釜中，利用焦炭与水蒸气高温制备水煤气时，适当加快通入水蒸气的流速，有利于水煤气的生成

(3)、II.合成氨工厂以“水煤气”为原料，采用两段间接换热式绝热反应器(反应器中的催化剂对原料气的吸附时间长短，对原料气的转化率会造成一定影响)在常压下进行转换合成氨，装置如图。

A反应器中主要发生的反应为： $N_{2} {(g)+3H}_{2} (g) ⇌ {2NH}_{3} (g) ΔH=-92 .4kJ \cdot {mol}^{-1}$

B反应器中主要发生的反应为：

主反应： ${CO(g)+H}_{2} O(g) ⇌ {CO}_{2} {(g)+H}_{2} (g) ΔH=-41 .03kJ \cdot {mol}^{-1}$

副反应： ${CO(g)+2H}_{2} (g) ⇌ {CH}_{3} OH(g) ΔH=-116kJ \cdot {mol}^{-1}$

由进气口充入一定量含CO、 $H_{2}$ 、 $H_{2} O$ 、 $N_{2}$ 的混合气体，在B中充分反应，在T℃下，反应达到平衡后，测得混合气体各组分的物质的量分别为CO0.2mol、 $H_{2} 1.5 mol$ 、 $H_{2} O 0.7 mol$ 、 $N_{2} 0.5 mol$ 、 ${CO}_{2} 0.7 mol$ 和 $0.1 {mol CH}_{3} OH$ 。

已知标准平衡常数： $K^{θ} = \frac{P ({CO}_{2}) {/P}^{θ} \times P (H_{2}) {/P}^{θ}}{{P(CO)/P}^{θ} \times P (H_{2} O) {/P}^{θ}}$ ，其中 $P^{θ}$ 表示标准压强( $1 \times 10^{5} Pa$ ) $P ({CO}_{2})$ 、 $P(CO)$ 、 $P (H_{2})$ 、 $P (H_{2} O)$ 表示各组分的分压，如 $P(CO)=X(CO) \times P^{θ}$ ， $X(CO)$ 为体系中CO的物质的量分数

T℃时，主反应的压强平衡常数 $K^{θ} =$

(4)、平衡时CO的转化率为

(5)、进气空速对反应产品的收率有一定的影响，实验测得在不同进气空速下，测得平衡时 ${NH}_{3}$ 的收率如下图所示

①曲线中A点到B点变化的原因是：

②若将绝热转换反应器改为恒温转换反应器，试在图中画出随进气空速变化的 ${NH}_{3}$ 收率曲线。

查看试题解析
17. 工业上用N₂和H₂合成NH₃ “N₂ + 3H₂ ⇌2NH₃+Q”(反应条件略)。请回答下列问题：

(1)、在实际化工生产中，为提高NH₃的产率，可以采取的措施有(写两个)：，。

(2)、氨气与酸反应得到铵盐，某(NH₄)₂SO₄水溶液的pH=5，原因是溶液中存在平衡(用离子方程式表示)，该反应对水的电离平衡起到作用(填“促进”“抑制”或“无影响”)。(NH₄)₂SO₄溶液中的离子浓度由大到小的顺序为。

(3)、某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对合成NH₃反应的影响。实验结果如图所示：(图中T表示温度，n表示起始时H₂物质的量)

①图像中T₂和T₁的关系是：T₂T₁(填“ $>$ ”“ $<$ ”“ $=$ ”或“无法确定”)。

②在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N₂的转化率最大的是(填字母)。

③若容器容积为2L，b点对应的n=0.15mol，测得平衡时H₂、N₂的转化率均为60%，则平衡时N₂的物质的量浓度为 mol/L。

查看试题解析
18. 合成氨反应是目前最有效工业固氮的方法，解决数亿人口生存问题。

(1)、科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。

写出合成氨的热化学方程式：；该反应历程中最大能垒对应的化学方程式为：。

(2)、如图所示，合成氨反应中未使用催化剂时，逆反应的活化能Ea（逆）＝kJ·mol^－¹；使用催化剂之后，正反应的活化能为kJ·mol^－¹。

(3)、合成氨需要选择合适的催化剂，分别选用A、B、C三种催化剂进行实验，所得结果如图所示（其他条件相同），则实际生产中适宜选择的催化剂是（填“A”“B”或“C”），理由是。

(4)、一定温度下，将1mol N₂和3 mol H₂置于一密闭容器中反应，测得平衡时容器的总压为P，NH₃的物质的量分数为20%，列式计算出此时的平衡常数K_p＝（用平衡分压代替平衡浓度进行计算，分压＝总压×体积分数，可不化简）。

(5)、以氨作为燃料的固体氧化物（含有O²^－）燃料电池，具有全固态结构、能量效率高、无污染等特点。工作原理如图所示：

①固体氧化物电池工作的电解质，O²^－移向（填字母）。

A 电极a B 电极b

②该电池工作时，电极a上发生的电极反应为。

查看试题解析
19. 工业合成氨是解决人类的生存问题。回答下列问题：

(1)、科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示，对图中线间距离窄小的部分，其能量差用的方式表示。由图可知合成氨反应N₂(g)+3H₂(g) $⇌$ 2NH₃(g)的 $ΔH$ =kJ·mol^－¹ ，反应速率最慢的步骤的化学方程式为。

(2)、工业合成氨反应为：N₂(g)+3H₂(g) $⇌$ 2NH₃(g)，当进料体积比V(N₂)：V(H₂)=1：3时，平衡气体中NH₃的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示：

则500℃时：

①平衡常数K_P(30MPa)K_P(100MPa)。(填“＜”、“=”、“＞”)

②30MPa时，氢气的平衡转化率为(结果保留3位有效数字)。用平衡分压表示平衡常数K_P=(列出计算式即可，不必化简)。

(3)、科学家利用电解法在常温常压下实现合成氨，工作时阴极区的微观反应过程如图所示，其中电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的有机溶液。

①阴极区生成NH₃的电极反应式为。

②下列说法正确的是(填标号)。

A．三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性

B．选择性透过膜可允许N₂和NH₃通过，防止H₂O进入装置

C．保持电流强度不变，升高溶液的温度，可以加快电解反应的速率

查看试题解析

从巩固到提高 高考化学二轮微专题03 工业合成氨

一、单选题

二、综合题

从巩固到提高高考化学二轮微专题03 工业合成氨