课题2 人工固氮技术——合成氨知识点题库

下列反应属于人工固氮的是（）

A . 分离液态空气制氮气 B . NO和O₂生成NO₂ C . 空气在雷电作用下所产生NO D . 工业合成氨

最近美国化学家借助太阳能产生的电能和热能，用空气和水作原料成功地合成了氨气．下列有关说法正确的是（　　）

A . NH₃是电解质 B . 该合成氨过程不属于氮的固定 C . 空气、水、太阳能均为可再生资源 D . 断裂N₂中的N≡N键会释放出能量

氨气是中学化学中常见的气体，其用途广泛．

（1）实验室制取氨气的化学方程式是．

（2）工业上氨气可以由氢气和氮气合成如图1．

①该反应的热化学方程式是　．

②随着温度的升高，该反应的化学平衡常数的变化趋势是．

③一定温度下，2L密闭容器中，5mol N₂和5mol H₂发生反应，达到平衡时，N₂的转化率为20%，该温度下反应的平衡常数的数值是（填字母）．

④简述一种检查氨气是否泄露可采用的化学方法：．

（3）工业制硫酸的尾气中含较多的SO₂ ，为防止污染空气，回收利用SO₂ ，工业上常用氨水吸收法处理尾气．

①当氨水中所含氨的物质的量为3mol，吸收标准状况下44.8L SO₂时，溶液中的溶质为．

②（NH₄）₂SO₃显碱性，用化学平衡原理解释　．

③NH₄HSO₃显酸性．用氨水吸收SO₂ ，当吸收液显中性时，溶液中离子浓度关系正确的是（填字母）．

a．c（NH₄⁺）=2c（SO₃²^﹣）+c（HSO₃^﹣）

b．c（NH₄⁺）＞c（SO₃²^﹣）＞c（H⁺）=c（OH^﹣）

c．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（SO₃²^﹣）+c（HSO₃^﹣）+c（OH^﹣）

（4）氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，下图是供氨水式燃料电池工作原理如图2：

①氨气燃料电池的电解质溶液最好选择（填“酸性”、“碱性”或“中性”）溶液．

②空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是．

③氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池的电极总反应是，正极的电极反应方是　．

氮的固定是指（）

A . 植物从土壤中吸收氮肥 B . 大豆的根瘤菌将含氮的化合物转变为植物蛋白质 C . 将空气中的氮气转变为氮的化合物 D . 硝酸和氨气反应生成氮肥

将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮．下列选项中能实现人工固氮的是（）

A . 闪电 B . 电解饱和食盐水车间 C . 根瘤菌 D . 合成氨车间

氨基甲酸铵(NH₂COONH₄)是一种白色固体，易分解，易水解，可用作肥料、灭火剂、洗涤剂等。实验室制备氨基甲酸铵的反应如下：2NH₃(g)+CO₂(g) $\text{[math]}$ NH₂ COONH₄(s) △H<0，该反应在干燥条件下仅生成氨基甲酸铵，若有水存在则水解生成碳酸铵或碳酸氢铵。某化学兴趣小组按下图装置进行如下实验：

步骤1：按图连接好实验装置，……………………….。

步骤2：在相应仪器中装入药品，其中1在三颈烧瓶中加入足量的氢氧化钠固体，在恒压滴液漏斗中装入浓氨水。

步骤3：滴加浓氨水并搅拌，调节反应速率，在反应器中得到产品。

……

请回答下列问题：

（1）将步骤1补充完整：
（2）干燥管中盛放的药品是
（3）对比碳酸盐和酸反应制CO₂ ，该实验利用干冰升华产生CO₂气体的优点有(写出一种即可)。
（4）三颈烧瓶中产生氨气的原理是。
（5）反应后期随着产生CO₂气流减慢，导致反应物比例不当，可采取的措施是。
（6）尾气处理装置中双通玻璃管的作用是(用文字叙述)，浓硫酸的作用是、。
（7）取部分变质(混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵)样品1.173g，用足量石灰水充分处理后，使碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为1.500g。则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为。

下列关于工业生产的说法中错误的是（）

A . 玻璃、水泥、陶瓷工业中，石灰石都是主要的生产原料 B . 在氯碱工业中，电解槽被离子交换膜隔成阴极室和阳极室 C . 在合成氨工业中，采用循环操作提高原料利用率 D . 在侯氏制碱工业中，向饱和氯化钠溶液中先通氨气，后通二氧化碳

工业制硫酸和合成氨生产中相同的是（）

A . 所有原料气都循环使用 B . 都用压缩机压缩原料气 C . 用了完全相同的催化剂 D . 都用热交换器进行加热

氨为重要的化工原料，有广泛用途，合成氨气的反应原理是：N₂+3H₂ $\text{[math]}$ 2NH₃。起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol，在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。

图片_x0020_100022

①恒压时，反应一定达到平衡状态的标志是(填序号)

A．N₂和H₂的转化率相等 B．反应体系密度保持不变

C． $\text{[math]}$ 保持不变 D． $\text{[math]}$

②该反应的平衡常数表达式K＝，∆H。

③比较大小：P₁P₂ ，理由是

④平衡时B、D两点的正反应速率：υ(B)υ(D)。(填“<”或“>”或“=”)

下列说法中正确的是（）

A . 合成氨反应选择在400～500℃进行的重要原因是催化剂在500℃左右时的活性最大 B . 在工业生产条件优化时，只考虑经济性就行，不用考虑环保 C . 工业合成氨的反应是∆H<0、∆S<0的反应，在任何温度下都可自发进行 D . 在合成氨中，为增加H₂的转化率，充入的N₂越多越好

合成氨工业是贵州省开磷集团的重要支柱产业之一。氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。

（1）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N₂(g)＋3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)。该可逆反应达到平衡的标志是。
a.3v_正(H₂)=2v_逆(NH₃)

b.单位时间生成mmolN₂的同时生成3mmolH₂

c.容器内的总压强不再随时间而变化

d.混合气体的密度不再随时间变化

（2）工业上可用天然气原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的

原理，在一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。请回答下列问题：

时间/min	CH₄(mol)	H₂O(mol)	CO(mol)	H₂(mol)
0	0.40	1.00	0	0
5	a	0.80	c	0.60
7	0.20	b	0.20	d
10	0.21	0.81	0.19	0.64

①写出工业用天然气原料制取氢气的化学方程式：。

②分析表中数据，判断5min时反应是否处于平衡状态？（填“是”或“否”），前5min反应的平均反应速率v(CH₄)=。

③反应在7～10min内，CO的物质的量减少的原因可能是 (填字母)。

a.减少CH₄的物质的量 b.降低温度 c.升高温度 d.充入H₂

N_A为阿伏加德罗常数的数值，下列说法错误的是( )

A . 电解精炼铜时，若阳极质量减少64 g，则转移到阴极的电子数不一定等于2N_A B . 18 g氨基（－ND₂）中含有的电子数为10N_A C . 用惰性电极电解100 mL 0.1 mol·L^－¹的CuSO₄溶液，当阴、阳两极产生相同条件下等体积的气体时，电路中转移电子数为0. 04N_A D . 工业合成氨每断裂N_A个N≡N键，同时断裂6N_A个N－H键，则反应达到平衡

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

下列变化中不属于氮的固定的是（）

A . 豆科植物的根瘤菌把氮气变为NH₃ B . 闪电时，空气中的O₂和N₂化合成NO C . 工业上将NH₃与CO₂在高温高压下制成[CO（NH₂）₂] D . 工业上用N₂和H₂合成NH₃

关于下列诗句或谚语隐含的化学知识，说法正确的是（）

A . “爆竹声中一岁除”，爆竹中的火药含有硫黄 B . “木棉花落絮飞初”，“絮”的主要成分是蛋白质 C . “谷雨种甘蔗”，甘蔗中的蔗糖是多糖 D . “雷雨肥庄稼”属于人工固氮

氮在自然界中的部分循环如图。

（1）如图所示氮循环中，属于氮的固定的有(填字母序号)。
a. $\text{[math]}$ 转化为铵态氮 b.硝化过程 c.反硝化过程
（2）氮肥是水体中铵态氮的主要来源之一。
①氨气是生产氮肥的主要原料，工业合成氨的化学方程式为。

②检验铵态氮肥中 $\text{[math]}$ 的实验方案是。
（3）铵态氮与亚硝态氮可以在氨氧化细菌的作用下转化为氮气。该反应中，当产生0.02mol氮气时，转移的电子的物质的量为mol。
（4）常温下氨气能被氯气氧化生成 $\text{[math]}$ ，化工厂常用此法检验管道是否泄漏氯气，某研究小组用下面装置进行氨气的制备并验证氨气与氯气反应。

Ⅰ.氨气的制备。欲制备和收集一瓶干燥的氨气可以选择图中的装置(填大写字母)。

Ⅱ.氯气与氨气的反应(已知：实验前 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 关闭)。

①打开 $\text{[math]}$ ，缓缓推动注射器活塞，向试管中注入约3倍于氯气体积的氨气，关闭 $\text{[math]}$ ，恢复至室温。试管中可观察到的现象是。发生反应的化学方程式。

②再打开 $\text{[math]}$ ，可观察到的现象是。

关于合成氨工业的说法错误的是（）

A . 合成氨工业采用循环操作，主要是为了提高氮气和氢气的利用率 B . 工业上一般选择400-500℃的主要原因是让铁触媒的活性大，反应速率快 C . 从合成氨的原理出发，增大压强既有利于加快速率又有利于平衡右移，但压强增大设备成本大幅度提升，所以实际工业中往往采用常压 D . 为了防止催化剂“中毒”，原料气需要经过净化

氮及其化合物与生产、生活关系密切。回答下列问题：

（1）氮在元素周期表的位置为，其非金属性比磷(填“强”或“弱”)。氮气的化学性质很稳定，原因是。
（2） 1909年，德国科学家哈伯利用氮气和氢气在500～600℃、18.5～20.0 $\text{[math]}$ 和锇为催化剂的条件下合成氨气。下列关于工业上合成氨的说法合理的是____。

A . 合成氨属于人工固氮 B . 合成原料氢气主要通过电解水获得 C . 将生成的氨气分离，可加快反应速率 D . 通过改良催化剂，可使反应更易发生

（3）某兴趣小组在实验室中探究氮的氧化物的性质。

①利用铜和稀硝酸制取NO，化学方程式为，该反应中还原剂与氧化剂物质的量之比为。

②探究氮的氧化物性质的实验步骤及预期现象如下表：

步骤	预期现象
i.在一支注射器中吸入22.4mLNO(标准状况下)，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器	无明显现象
ii.打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，固定住注射署活塞
iii.松开注射器活塞，再振荡注射器

重复操作ii和iii，充分反应后，注射器中的溶液浓度为mol/L(假设反应前后液的体积几乎不变)。

（4）利用 $\text{[math]}$ 合金催化氧化 $\text{[math]}$ 制取 $\text{[math]}$ ，图①是反应的微观模型，含氮生成物产率反应温度的变化曲线如图②所示。下列说法正确的是____。

A . 可用湿润的蓝色石蕊试纸检验 $\text{[math]}$ 是否反应完全 B . 400℃时，生成的产物只有 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ C . 800℃以上，可能发生反应： $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$ 合金催化氧化 $\text{[math]}$ 制取 $\text{[math]}$ ，适宜的温度为800℃

将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 充入某密闭容器中，控制适当条件使其充分反应生成 $\text{[math]}$ 。下列关于合成氨反应的说法正确的是（）

A . 该反应是吸热反应 B . 温度越高，压强越大，氨的平衡产率越高 C . 达到限度时正逆反应速率相等 D . 该容器中最终得到 $\text{[math]}$

下列反应中，不属于氮的固定的是（）

A . 由 $\text{[math]}$ 制碳酸氢铵和尿素 B . $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 在一定条件下合成 $\text{[math]}$ C . 雷电时，空气中的 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 反应生成 $\text{[math]}$ D . 豆科植物把空气中的氮气转化为化合态的氮

课题2 人工固氮技术——合成氨 知识点题库

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