课题2 人工固氮技术——合成氨知识点题库

下列关于工业生产的说法正确的是（　　）

A . 在侯氏制碱工业中，向饱和氯化钠溶液中先通二氧化碳，后通氨气 B . 在硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业中，皆采用循环操作提高原料利用率 C . 在氯碱工业，电解槽一般用铁网作电极 D . 合成氨工业用天然气造气的方法中，与水蒸汽高温反应优于热分解法

下列关于氮的固定的说法错误的是（　　）

A . 氮的固定包括人工固氮和自然固氮 B . 工业合成氨属于人工固氮 C . 自然固氮中氮元素被氧化 D . 氮的固定中参与元素至少有两种

如图是自然界中氮循环的一部分，下列有关叙述不正确的是（　　）

A . 在这一循环中氮元素既有被氧化又有被还原 B . 其中有一种变化是氮的固定 C . 这一循环中氮元素的化合价共有三种 D . 由于自然界中氮的循环，使大气中氮气的含量保持稳定

下列有关工业生产的叙述正确的是（　　）

A . 合成氨工业中，将NH₃及时液化分离有利于加快反应速率 B . 氯碱工业中，使用离子交换膜可防止Cl₂和NaOH溶液反应 C . 硫酸工业中，接触室内安装热交换器，是为了利用沸腾炉中排出的SO₂的热量 D . 硫酸工业中，SO₂的催化氧化不采用高压，是因为压强对SO₂转化率无影响

化学是人类进步的关键，化学为人类的生产、生活提供了物质保证．

Ⅰ．氮的化合物是重要的化工产品．其生产方法也在逐渐改进中，各国科学家均在为提高其产量，降低能耗做各种有益的探究．

（1）25℃时合成氨反应热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g），△H=﹣92.4kJ/mol．在该温度时，取1molN₂和3molH₂放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总是小于92.4kJ．其原因是．

（2）近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了较好的产率．从化学反应本质角度分析，电磁场对合成氨反应的作用是；与传统的合成氨的方法比较，该方法的优点是．

Ⅱ．（1）卤水中蕴含着丰富的镁资源，经转化后可获得MgCl₂粗产品．从卤水中提取镁的步骤为：

a．将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳；

b．将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg（OH）₂沉淀；

c．在Mg（OH）₂沉淀中加入盐酸得到MgCl₂溶液，再经蒸发结晶得到MgCl₂•6H₂O；

d．将MgCl₂•6H₂O在一定条件下加热得到无水MgCl₂；

e．电解熔融的氯化镁可得到Mg．

①步骤d中的“一定条件”指的是．

②有同学认为：步骤b后可加热Mg（OH）₂得到MgO，再电解熔融的MgO制金属镁，这样可简化实验步骤，你同意该同学的想法吗？为什么？

（2）铀是核反应最重要的燃料，已经研制成功一种螫合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的U⁴⁺ ，而不吸附其他元素．其反应原理为　（树脂用HR代替），发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，其反应原理为：．

[选修2--化学与技术]下列单元操作中采用了热交换设计的有（）

A . 电解食盐水制烧碱 B . 合成氨中的催化合成 C . 硫酸生产中的催化氧化 D . 氨碱法中的氨盐水碳酸化

下列反应属于氮的固定作用的是（）

A . N₂和H₂一定条件下反应制取NH₃ B . 硝酸工厂用NH₃氧化制取NO C . 铜与浓硝酸反应产生NO₂ D . 由NH₃制碳酸氢铵和硫酸氨

在雷电作用下，大气中游离态的氮会少量转化为化合态的氮并随雨水落下，用化学方程式表示上述过程．，，．

下列过程中，没有发生化学变化的是( )

A . 工业上用氮气和氢气合成氨 B . 蔗糖中加入浓硫酸，蔗糖变黑，体积膨胀 C . 雷雨天气氮气转化为氮的氧化物 D . 液氨常用作制冷剂

属于氮的固定的是（）

A . 植物从土壤中吸收含氮养料 B . 豆科植物把含氮化合物转变为蛋白质 C . 将氨转化为硝酸，再转化为其他含氮化合物 D . 将空气中的氮气转化为含氮化合物

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

合成氨反应 $\text{[math]}$ N₂(g)+ $\text{[math]}$ H₂(g) $\text{[math]}$ NH₃(g) △H 的反应机理如图所示,图中“吸”表示各气态物质在催化剂表面吸附。下列说法错误的是（）

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A . 该反应的△H = -46 kJ·mol^{- 1} B . 该反应机理中最大活化能为79 kJ·mol^{- 1} C . 升高温度，该反应过渡态的能量会增大 D . 该反应达到平衡后增大压强反应正向进行

下列关于自然界中氮循环（如图）的说法错误的是：（）

A . 氮元素均被氧化 B . 工业合成氨属于人工固氮 C . 含氮无机物和含氮有机物可相互转化 D . 碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环

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。

化学与生产、生活密切相关。下列说法正确的是（）

A . $\text{[math]}$ 可用于漂白食品 B . 可用硅制备光导纤维 C . 氯气泄漏时，人员应向高处撤离 D . “雷雨发庄稼”不包含氮的固定过程

下列说法正确的是（）

A . 磁铁矿和刚玉主要成分都是金属氧化物 B . 豆科植物的根瘤菌将氮氧化物转化为氨，从而实现自然固氮 C . NO₂和SO₂均为有色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因 D . 钾钠合金常温下为固体，可用作快中子反应堆的热交换剂

2022年北京冬奥会的火炬“飞扬”是世界首款高压储氢火炬，它运用了液体火箭发动机的氢能技术。由氨气制取氢气是一种新工艺，氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气制取氢气。

（1）方法I：氨热分解法制氢气
已知该反应为可逆反应，在一定温度下，利用催化剂将 $\text{[math]}$ 分解为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的化学方程式为。
（2）该反应为吸热反应，说明反应物的总能量生成物的总能量(填“大于”“小于”或“等于”)。
（3）在一定温度和催化剂的条件下，向 $\text{[math]}$ 容积固定的密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 发生该反应， $\text{[math]}$ 末测得容器中 $\text{[math]}$ ，则在 $\text{[math]}$ 内，用 $\text{[math]}$ 的浓度变化表示该反应的平均速率是： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
（4）该反应达到化学平衡的标志是____(填序号)。

A . $\text{[math]}$ 的浓度为0 B . $\text{[math]}$ 的物质的量保持不变 C . 正反应速率与逆反应速率相等 D . $\text{[math]}$ 的物质的量之比为 $\text{[math]}$
（5）方法II：氨电解法制氢气
利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。装置中将太阳能转化为电能的电池，其主要材料是。装置中生成 $\text{[math]}$ 时，电路中通过 $\text{[math]}$ 电子。为提高制取氢气的反应速率，可采取的方法是。