【备考2024年】从巩固到提高高考化学二轮微专题18 工业合成氨

【备考2024年】从巩固到提高高考化学二轮微专题18 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. 综合题

详细信息

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。

2. 单选题	详细信息
下图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率而采取的措施是( ) A . ①②③ B . ①③⑤ C . ②④⑤ D . ②③④

3. 综合题

详细信息

回答下列问题：

（1）合成氨工业对化学和国防工业具有重要意义。如下图表示298.15K时， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、与 $\text{[math]}$ 的平均能量与合成氨反应的活化能的曲线图：

①写出该反应的热化学方程式
②图中曲线(填“a”或“b”)表示加入铁触媒的能量变化曲线，铁触媒能加快反应速率的原理是。
（2）合成氨生产流程示意图如下图所示：
根据生产流程示意图，请回答下列问题：
①合成氨工业中循环利用的物质有(填化学式)，采用循环操作主要是为了。
②工业合成氨采取了下列措施，其中能提高氨气的产率是(填编号)。
A．用铁触媒作催化剂 B．选择400℃至500℃的温度
C．用压缩机加压 D．冷却并分离出液态氨

4. 综合题

详细信息

工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为： $\text{[math]}$ 。回答下列问题：

（1）合成氨反应在常温下(填“能”或“不能”)自发。
（2）温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用 $\text{[math]}$ 。
针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
（3）方案一：双温-双控-双催化剂。使用 $\text{[math]}$ 双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 的温度为 $\text{[math]}$ ，而 $\text{[math]}$ 的温度为 $\text{[math]}$ )。
下列说法正确的是。
a．氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率
b． $\text{[math]}$ 在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率
c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率
d．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率
（4）方案二： $\text{[math]}$ 复合催化剂。
下列说法正确的是。
a． $\text{[math]}$ 时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c．温度越高，复合催化剂活性一定越高
（5）某合成氨速率方程为： $\text{[math]}$ ，根据表中数据， $\text{[math]}$ ；
实验
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为。
a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率
（6）某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为 $\text{[math]}$ 配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为 $\text{[math]}$ ，则M元素为(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为。

5. 单选题

详细信息

氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。

下列说法错误的是（）

A . 控制原料气 $\text{[math]}$ =2.7~2.9，是因为N₂相对易得，适度过量利于提高H₂转化率 B . 合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，平衡转化率高 C . 热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 D . 中国科学家研制的新型锰系催化剂将合成氨的温度、压强分别降到了350℃、1MPa，显著降低合成氨的能耗

6. 单选题

详细信息

如图所示为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是（）

A . 步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B . 步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 C . 步骤③、④、⑤均有利于提高原料平衡的转化率 D . 为保持足够高的原料转化率，应在反应达到一定时间时将氨从混合气中分离出去

7. 综合题

详细信息

工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。其反应为： $\text{[math]}$ 。

（1）合成氨生产流程示意图如下。
①流程中，有利于提高原料利用率的措施是；有利于提高单位时间内氨的产率的措施有。
②干燥净化中，有一步操作是用铜氨液除去原料气中的CO，其反应为： $\text{[math]}$ 。对吸收CO后的铜氨废液应该怎样处理？请提出你的建议：。
（2）实验室研究是工业生产的基石。下图中的实验数据是在其它条件不变时，不同温度( $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ )、压强下，平衡混合物中NH₃的物质的量分数的变化情况。
①曲线a对应的温度是。
②M、N、Q点平衡常数K的大小关系是。

8. 综合题

详细信息

工业合成氨原理：N₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ ，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） $\text{[math]}$ 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。

9. 综合题

详细信息

工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。其合成原理为：N₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)△H<0，△S<0。

（1）下列关于工业合成氨的说法正确的是。

A . 因为△H<0，所以该反应一定能自发进行 B . 因为△S<0，所以该反应一定不能自发进行 C . 在高温下进行是为了提高反应物的转化率 D . 该反应在低温下能自发进行
（2）在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应，下列能说明该反应已达到平衡状态的是。

A . 容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1：3：2 B . N₂百分含量保持不变 C . 容器内压强保持不变 D . 混合气体的密度保持不变
（3）某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，不同温度时，固定氮气的投入量，起始氢气的物质的量与平衡时氨气的百分含量关系如右图：

①图像中T₂和T₁的关系是：T₁T₂(填“>，<或=”)。

②a、b、c、d四点所处的平衡状态中，反应物N₂的转化率最高的是：。

③ 合成氨工业中，为提高氨气的平衡产率，除适当控制反应的温度和压强外，还可采取的措施是。
（4）恒温下，向一个4L的恒容密闭容器中充入1.8mol N₂和4.2mol H₂ ，反应过程中对NH₃的浓度进行检测：
①20min后，反应达平衡，氨气的浓度为0.3 mol·L^-1 ，用N₂表示的平均反应速率为mol/(L·min)。且此时，混合气体的总压强为p，则该反应的化学平衡常数Kp＝ [对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B)＝p·x(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数]。

②若维持容器体积不变，温度不变，向原平衡体系中再加入1.8mol N₂和4.2mol H₂ ，再次达平衡后，氨气的浓度0.6 mol·L^-1(填“大于”或“小于”或“等于”)。

10. 综合题

详细信息

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，其原理为： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 在不同温度、压强和相同催化剂条件下，初始 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别为1mol、3mol时，平衡后混合物中氨的体积分数( $\text{[math]}$ )如图所示，回答以下问题：

（1）合成氨反应的 $\text{[math]}$ 0(填“>”“<”或“=”)，原因是。
（2） $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 由大到小的顺序是。
（3） ①若分别用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 表示平衡状态A、B时的化学反应速率，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)。
（4）用、、、分别表示 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和固体Fe催化剂，则在固体催化剂表面合成氨的过程如图2所示：
①吸附后，能量状态最高的是(填序号)。
②结合上述原理，在固体Fe催化剂表面进行 $\text{[math]}$ 的分解实验，发现 $\text{[math]}$ 的分解速率与其浓度的关系如图3所示。从吸附和解吸过程分析， $\text{[math]}$ 之后反应速率降低的原因可能是。
③研究表明，合成氨的速率与相关物质的浓度的关系为 $\text{[math]}$ ， k为速率常数。能使合成氨的速率增大的措施有(填序号)。
A．使用更有效的催化剂
B．一定温度下，将原容器中的 $\text{[math]}$ 及时分离出来
C．总压强一定，增大 $\text{[math]}$ 的值
D．按照原来比值增大反应物的浓度