工业合成氨知识点题库

1902年德国化学家哈伯研究出合成氨的方法．

（1）某温度时，N₂与H₂反应（可逆反应）过程中的能量变化如图1所示．
①写出合成氨的热化学方程式．
②下列叙述正确的是．
A．b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
B．在密闭容器中加入28gN₂、6gH₂ ，充分反应放出的热量小于92kJ
C．由图可知，断开1molN≡N键与3molH﹣H键吸收的能量和小于形成6molN﹣氮氢键所放出的能量
D．反应物的总能量低于生成物的能量
（2）在一容积为4L的密闭容器中，加入0.4molN₂和1.2molH₂ ，在一定条件下发生反应，反应中NH₃的物质的量浓度变化情况如图2所示．据图计算从反应开始到平衡时，平均反应速率ʋ（H₂）为 mol/（L•min），平衡时，c（N₂）为．
（3）哈伯因证实N₂、H₂在固体催化剂（Fe）表面吸附和解吸以合成氨的过程而获诺贝尔奖．若用分别表示N₂、H₂、NH₃和固体催化剂，则在固体催化剂表面合成氨的过程可用如图表示．吸附后，能量状态最高的是（填字母序号）．

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。

化学反应中，有时存在“一种物质过量，另一种物质仍不能完全反应”的特殊情况。下列反应中属于这种情况的是（）

①过量的锌与18mol·L^－¹的硫酸反应；②过量的氢气与少量氮气在催化剂存在下充分反应；③浓盐酸与过量的MnO₂反应；④过量铜与浓硫酸反应；⑤过量稀硝酸与银反应；⑥过量稀硫酸与块状石灰石反应；⑦过量氯气与碘化钾溶液反应

A . ②③④⑥ B . ②③⑤⑦ C . ①③⑤ D . ①②③④⑥

(NH₄)₂SO₄是一种常见的化肥，某工厂用石膏、NH₃、H₂O、CO₂制备(NH₄)₂SO₄的工艺流程如下：

下列说法正确的是（）

A . 通入NH₃和CO₂的顺序可以颠倒 B . 操作1为过滤，操作2为蒸馏 C . 步骤②中反应的离子方程式为CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O＝CaCO₃↓+2NH₄⁺+SO₄²^－ D . 通入的NH₃和CO₂均应过量，且工艺流程中CO₂可循环利用

对化工生产认识正确的是（）

A . 海水提溴：一般需要经过浓缩、氧化、提取三个步骤 B . 合成氯化氢：通入H₂的量略大于Cl₂ ，可以使平衡正移 C . 合成氨：采用500℃的高温，有利于增大反应正向进行的程度 D . 侯德榜制碱法：析出NaHCO₃的母液中加入消石灰，可以循环利用NH₃

（1）合成氨反应中使用的催化剂是（填名称），该反应温度一般控制在500℃，主要原因是。
（2）下列措施，既能加快合成氨反应的反应速率，又能增大反应物转化率的是（_____）

A . 使用催化剂 B . 缩小容积体积 C . 提高反应温度 D . 移走NH₃
（3）在t₂时刻，将容器的容积迅速扩大到原来的2倍，在其他条件下不变的情况下，t₃时刻达到新的平衡状态，之后不再改变条件。请在下图中补充画出从t₂到t₄时刻正反应速率随时间的变化曲线。
（4）常温下，在氨水中加入一定量的氯化铵晶体，下列说法错误的是（________）

A . 溶液的pH增大 B . 氨水的电离程度减小 C . c(NH₄⁺)减小 D . c(OH^－)减小
（5）石蕊（用HZ表示）试液中存在的电离平衡HZ（红色） H⁺ + Z^-（蓝色）。通入氨气后石蕊试液呈蓝色，请用平衡移动原理解释。

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

德国化学家哈伯(F.Haber)从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。合成氨为解决世界的粮食问题作出了重要贡献。其原理为N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g) △H=-92.4kJ/mol

（1）若已知H-H键的键能为436.0kJ/mol，N-H的键能为390.8kJ/mol，则N $\text{[math]}$ N的键能约为kJ/mol
（2）合成氨反应不加催化剂很难发生，催化剂铁触媒加入后参与了反应降低了活化能。其能量原理如图所示，则加了催化剂后整个反应的速率由决定(填“第一步反应”或者“第二步反应”)，未使用催化剂时逆反应活化能正反应活化能(填“大于”“小于”或者“等于”)
（3）从平衡和速率角度考虑，工业生产采取20MPa到50MPa的高压合成氨原因
（4）一定温度下恒容容器中，以不同的H₂和N₂物质的量之比加入，平衡时NH₃体积分数如图所示，则H₂转化率a点b点(填"大于”“小于”或者“等于”)。若起始压强为20MPa，则b点时体系的总压强约为MPa。
（5）若该反应的正逆反应速率分别表示为v_正=K_正 $\text{[math]}$ ，v_逆=K_逆∙c²(NH₃)，则一定温度下，该反应的平衡常数K=(用含K_正和K_逆的表达式表示)，若K_正和K_逆都是温度的函数，且随温度升高而升高，则图中c和d分别表示和随温度变化趋势(填K_正或者K_逆)。
（6）常温下，向20mL的0.1mol/L的盐酸中通入一定量氨气反应后溶液呈中性(假设溶液体积变化忽略不计)则所得溶液中c(NH₄⁺)=

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

合成氨反应在推动人类社会发展中发挥了重要作用。下列有关说法正确的是（）

A . 3 mol H₂与1 molN₂混合反应生成NH₃ ，转移电子的数目为 $\text{[math]}$ B . 反应3H₂(g)+N₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)在较高温度下能自发进行，该反应的△H＜0 C . 一定条件下反应3H₂(g)+N₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)达到平衡时，v_正(H₂)=v_逆(N₂) D . 反应3H₂(g)+N₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)的△H可通过下式估算：△H=反应中形成新共价键的键能之和—反应中断裂旧共价键的键能之和

写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式

（1）工业上制备氨气反应的化学方程式
（2）铜和浓硫酸发生反应的化学方程式
（3）氨气催化氧化生成一氧化氮的化学方程式
（4）工业上制备漂白液发生反应的离子方程式
（5）将亚硫酸钠溶液滴入酸性高锰酸钾溶液中发生反应的离子方程式

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

下列说法正确的是（）

A . 向某溶液中滴加硝酸酸化的 $\text{[math]}$ 溶液，有白色沉淀生成，则原溶液中一定含有 $\text{[math]}$ B . 合成氨工业中，使用铁触媒作催化剂，目的是打破原有平衡状态，从而建立新的平衡，提高氨气的产率 C . 少量的 $\text{[math]}$ 加入到过量的 $\text{[math]}$ 溶液中，充分振荡，再滴入 $\text{[math]}$ 溶液，溶液无现象 D . 合成氨工业的成功，改变了世界粮食生产的历史，使人类免受饥荒之苦

氨既是一种化工产品，又是一种重要的化工原料。合成氨反应为 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是（）

A . 增加 $\text{[math]}$ 的浓度对反应速率无影响 B . 添加合适的催化剂能加快反应速率 C . 降低温度能加快反应速率 D . 增大压强可使 $\text{[math]}$ 全部转化为 $\text{[math]}$

设N_A表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（）

A . 一定条件下，1molN₂和3molH₂充分反应，转移的电子数目为6N_A B . 1molNa₂O₂固体中含有的阴离子数目为N_A C . 1L0.1mol·L^-1(NH₄)₂SO₄溶液中，NH $\text{[math]}$ 的数目为0.2N_A D . 25℃时，pH=2的H₂SO₄溶液中含有的H^＋数目为0.02N_A

为进一步提高合成氨的生产能力，科研中最有开发价值的是（）。

A . 研制高温下活性较大的催化剂 B . 寻求氮气的新来源 C . 研制低温下活性较大的催化剂 D . 研制耐高温和高压的新材料建造合成塔

氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨催化制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是（）

A . 可以利用NH₃易液化的性质分离出NH₃ B . 吸收塔中通入A是为了提高原料的利用率 C . 可以用NH₃进行氮氧化物的尾气处理 D . 合成氨以及氨催化制硝酸的流程中氮元素均被氧化

在NH₃、H₂SO₄的工业生产中，具有的共同点是（）

A . 使用加压装置 B . 使用尾气吸收装置 C . 使用H₂作原料 D . 使用催化剂

人工固氮合成氨，并通过氨氧化法制取硝酸的流程如图所示。

（1） “合成塔”内发生的化学反应中作氧化剂的是(填化学式)，金属镁在该氧化剂中燃烧的化学方程式为，其产物遇水生成的有刺激性气味气体的电子式为；“氧化炉”中氨气发生反应的化学方程式为。
（2）常温下，工业上选择铁或铝作盛装浓硝酸的罐体材料的主要原因是。
（3）为了避免生成硝酸的过程中氮的氧化物污染环境，可用氨气处理尾气，将其转化为大气中含有的无害气体，以处理NO₂为例，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为。
（4）取3.2 g铜与30 mL8 mol/L硝酸充分反应，硝酸的还原产物为NO₂和NO，反应后溶液中含有a mol H⁺ ，则生成的NO₂的物质的量为(用含a的代数式表示，下同)mol，NO的物质的量为mol。

氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨催化制硝酸的流程示意图。下列说法错误的是（）

A . 可以利用 $\text{[math]}$ 易液化的性质分离出 $\text{[math]}$ B . 合成氨以及氨催化制硝酸的流程中氮元素均被氧化 C . 可以用 $\text{[math]}$ 进行氨氧化物的尾气处理 D . 吸收塔中通入A是为了提高原料的利用率

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