课题2 人工固氮技术——合成氨 知识点题库

合成氨工业上采用循环操作,主要是为了(  )

A . 加快反应速率 B . 提高NH3的平衡浓度 C . 降低NH3的沸点 D . 提高N2和H2的利用率
合成氨工业中,原料气(N2、H2及CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(l)溶液来吸收原料中的CO,其反应是

[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3 [Cu(NH3)3]Ac·CO+Q

  1. (1) 必须除去原料气中CO的原因是?

  2. (2) 醋酸二氨合铜(l)吸收CO的适宜条件是

  3. (3) 吸收CO后的醋酸铜氨液经过适当处理又可再生,恢复其吸收CO的能力以循环使用,醋酸铜氨液再生的适宜条件是

下列化学反应属于固氮作用的是(  )


A . N2 和 H2在一定条件下反应生成NH3 B . NO遇O2 转化为NO2 C . 硝酸工厂用NH3 氧化制取NO D . 由NH3 制取碳酸铵
下列变化不属于氮的固定的是(  )


A . 工业合成氨 B . 雷雨闪电时,大气中产生了一氧化氮 C . 豆科作物的根瘤菌将空气中的氮转化为氨 D . 在一定条件下由氨气和二氧化碳合成尿素
(1)人类可以主动参与氮循环,合成氨工业就是参与的手段之一.以天然气为原料合成氨是新的生产氮肥的方法,它具有污染小、成本低等诸多优点. 其过程大体如图1所示:

①请写出用天然气制备氢气的化学方程式: .

②写出合成尿素反应的化学方程式: .

③写出O2与NH3反应生成NH4NO3和H2O的化学方程式: .

④每生产1mol NH4NO3最少需要NH3 mol,而要生产这些NH3又最少需要CH4 mol.

(2)科学家已获得极具理论研究意义的N4分子,其结构为正四面体(如图2).已知断裂1molN﹣N键吸收193kJ热量,断裂1molN≡N键吸收941kJ热量,则1molN4气体转化为N2时要释放 kJ能量.

氮气是制备含氮化合物的一种重要物质,而氮的化合物用途广泛.

(1)下面是利用氮气的一种途径

①步骤I中主要利用N2与液态空气中其它成分的 (填性质)不同.

②步骤II在自然界大气中发生反应的化学方程式为 .

③最新研究发现在碱性溶液中通过电解反应2N2+6H2O4NH3+3O2实现氮的固定,阴极上发生的电极反应式为 .

(2)氨气可以用于侯氏制碱法,其流程如图所示:

①循环Ⅰ、Ⅱ中循环利用的物质X是 ,Y是 .(填化学式)

②向沉淀池中通入气体时,需要先通入NH3 , 再通入CO2 , 其原因是 .

(3)尿素【CO(NH22】是氮的一种重要化合物,可用于除去酸性工业废水中的NO2 , 生成的产物无污染,反应的离子方程式为  ;该反应生成6.72L(已折算为标准状况)混合气体时,消耗尿素的质量为 .

下列有关工业生产的叙述正确的是(  )


A . 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 B . 硫酸工业中,在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量 C . 电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法,可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室 D . 侯氏制碱法是将氨气和二氧化碳先后通入饱和氯化钠溶液中,制得碳酸氢钠固体,再在高温下灼烧,转化为碳酸钠固体
符合目前工业生产实际的化工生产原理是(  )


A . 合成氨工业中,由于氨易液化,N2、H2循环使用,所以总体上氨的产率很高 B . 氯气和氢气混合在光照条件下反应生成氯化氢,用水吸收得到盐酸 C . 氯碱工业中,电解槽的阳极区产生NaOH D . 二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫,三氧化硫在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸
下列有关工业生产的叙述正确的是(  )


A . 合成氨生产过程中将NH3液化分离,会降低反应速率,可提高N2、H2的转化率 B . 从海水中提镁过程中,电解熔融MgO可制备Mg C . 电解精炼铜时,同一时间内阳极溶解固体的质量比阴极析出固体的质量小 D . 电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法,可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室
利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下:

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)图中CH4的第一次转化过程中的化学方程式是 .

(3)整个流程有三处循环,一是K2CO3(aq)循环,二是N2和H2循环,三是  (填化学式)循环.

(4)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.熵增原理            b.勒夏特列原理            c.酸碱中和原理.

下列说法正确的是(   )
A . N2+3H2=2NH3属于自然固氮 B . 固氮属于氧化还原反应 C . 俗语“雷雨发庄稼”毫无科学道理 D . 氨气溶于水得到的溶液能导电,所以NH3是电解质
工业合成氨与制备HNO3一般可连续生产,其流程如图:

①写出工业合成氨的化学方程式,上述尾气中的NO一定条件下可与氨气反应转化为氮气,则该反应的化学方程式为

②某同学在实验室蒸馏含有Mg(NO32的稀硝酸制取浓硝酸,除导管、酒精灯、牛角管、锥形瓶外,还需的玻璃仪器有

下列不属于固氮的是(    )
A . 合成氨反应 B . 氮气与氧气在雷电作用下化合 C . 根瘤菌将氮气转化为氨基酸 D . 氨气制造铵态氮肥
下列说法中正确的是(   )
A . 试管内壁上的硫黄可用酒精清洗 B . 二氧化硫有毒,不能添加到食品中 C . 浓硝酸保存于无色试剂瓶中 D . 谚语“雷雨肥庄稼”指的是自然固氮
下列反应中,属于氮的固定的是(   )
A . 由氨制成碳酸氢铵或硫酸铵 B . 反应生成 C . 反应生成 D . 在一定条件下合成氨
合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破,研究表明液氨是一种良好的储氢物质。
  1. (1) 化学家 证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程,示意图如下:

    下列说法正确的是____________(填标号)。

    A . ①表示 分子中均是单键 B . ②→③需要吸收能量 C . ③→④需要吸收能量 D . 该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成
  2. (2) 合成氨反应在不同压强、使用相同催化剂条件下,初始时氮气和氢气的体积比为 时,平衡时混合物中氨的体积分数 与温度的变化关系如图所示。

    ①若分别用 表示从反应开始至达到平衡状态A、B时的化学反应速率,则 (填“>”“<”或“=”)

    ②在250℃、 时, 的转化率为(结果保留三位有效数字)%。

  3. (3) 温度为 时,在 的恒容密闭容器中加入 ,此时压强为 ,用 催化氨气分解,若平衡时氨气的转化率为50%,则该温度下反应 ,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 (用含 的代数式表示)。[已知:气体分压 气体总压 体积分数]
  4. (4) 液氨是一种良好的储氢物质,液氨的电离与水的电离相似: ,常温下 ,常温下,将一定量的金属钠投入 液氨中,待反应结束后,收集到标准状况下 氢气。忽略溶液体积的变化,则恢复到室温时所得溶液中
  5. (5) 在一定条件下,可用 消除 污染,其反应原理为 (1) 。在刚性容器中, 的起始物质的量之比分别为X、Y、Z(其中 ),在相同时间内不同温度条件下,得到 的脱除率(即 的转化率)曲线如图所示。

    的物质的量之比为 时对应的曲线为(填“a”“b”或“c”)。

    ②各曲线中 的脱除率均先升高后降低的原因为

氨的催化氧化是工业制硝酸的基础。欲将3400NH3完全氧化,请利用化学方程式计算参加反应的O2的体积(标准状况下)。
合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)ΔH<0。下列说法正确的是(   )
A . 升高温度,逆反应速率增大,正反应速率减小 B . 恒温恒压下,反应达平衡后再充入气体He,平衡不移动 C . 将未反应完的N2和H2循环使用,有利于提高反应物的转化率 D . 恒温恒容下,反应达平衡后再充入NH3 , 平衡将向正反应移动
辛勤劳动才能创造美好生活。下列劳动与所涉及的化学知识不相符的是(   )

选项

劳动项目

化学知识

A

社区服务:回收旧衣物并进行分类

棉、麻和丝主要成分均为纤维素

B

家务劳动:用热的纯碱溶液去除餐具的油污

碳酸钠溶液显碱性

C

校内劳动:用稀硝酸处理做过银镜反应的试管

硝酸具有强氧化性

D

学农活动:利用豆科植物作绿肥进行施肥

豆科植物可实现自然固氮

A . A B . B C . C D . D
工业合成氨是人工固氮的一种重要方式,氨的合成实现工业化生产迄今已有100多年历史,合成氨技术是人类科学技术领域的重要突破。请回答:
  1. (1) 下列有关获取原料气的说法正确的是___________。
    A . 可通过液化空气分离法得到氮气 B . 可用煤、天然气与水蒸气反应制备水煤气,进而获取氢气 C . 原料气需经净化处理以防催化剂中毒 D . 电解水法获取氢气是一种较为廉价且高效的方法
  2. (2) 原料气中的杂质气体H2S可用过量氨水净化吸收,写出化学反应方程式
  3. (3) 工业生产中氮气与氢气按物质的量之比为1:2.8进行投料,合成塔压强p恒定。若起始时氮气通入量为xmol,一段时间后测得氮气的平衡转化率为80%,用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数的KP=(用p表示,气体分压=总压ⅹ物质的量分数)
  4. (4) 据统计,每年全世界在合成氨工业中向外排放CO2高达40亿吨,为循环使用CO2减少浪费,常见的方法是利用合成氨的产品NH3和副产品CO2合成尿素:

    ①2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(l) Ea1

    ②NH2COONH4(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l) Ea2

    副反应:NH2COONH4+H2O=(NH4)2CO3

    已知活化能大小:Ea1<<Ea2

    某科研小组模拟工业合成尿素生产,发现反应温度在140℃时生成尿素的反应速率反而比80℃小,可能原因是

  5. (5) 工业合成尿素中,通常氨碳投料比大于2,请分析可能原因___________。
    A . 氨易获得,成本较低 B . 氨过剩可提高二氧化碳的转化率,加快合成速率 C . 氨气可与体系内水结合,减少氨基甲酸铵水解,抑制副反应发生 D . 氨结合水,促进反应②正向移动