从巩固到提高高考化学二轮微专题03 工业合成氨

从巩固到提高高考化学二轮微专题03 工业合成氨
教材科目：化学
试卷分类：高考阶段
文件类型：.doc
发布时间：2026-05-01
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以下为试卷部分试题预览

1. 单选题

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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) $\text{[math]}$ 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。

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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

2. 综合题

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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) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)的 $\text{[math]}$ =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) $\text{[math]}$ 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

3. 综合题

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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。

4. 单选题

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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( )

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A . 过程Ⅰ若通过原电池来实现，阴极电极反应式为 $\text{[math]}$ B . 过程Ⅱ生成W的反应： $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$

5. 综合题

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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“ $\text{[math]}$ ”“ $\text{[math]}$ ”“ $\text{[math]}$ ”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。

6. 单选题	详细信息
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

7. 单选题

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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

8. 单选题	详细信息
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

9. 单选题	详细信息
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

10. 单选题

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合成氨的化学反应为N₂(g)＋3H₂(g) $\text{[math]}$ 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

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