工业合成氨知识点题库

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 . 联合制碱法是将二氧化碳和氨气通入饱和氯化钠溶液中，制得碳酸氢钠，再在高温下灼烧，转化为碳酸钠 C . 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 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

合成氨所需的原料是(　　)

①水　②空气　③焦炭　④铁触媒

A . ①② B . ②③ C . ①②③ D . 全部

下列关于化工生产原理的叙述中，符合目前工业生产实际的是（　　）

A . 氯碱工业中，离子交换膜的作用是防止离子运动 B . 硫酸、硝酸、合成氨均使用了催化剂 C . 石油裂化的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃 D . 氯气和氢气混合在光照条件下生成氯化氢，用水吸收得到盐酸

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

合成氨工业有下列生产流程，其先后顺序为（　　）

①原料气制备 ②氨的合成 ③原料气净化和压缩 ④氨的分离．

A . ①②③④ B . ①③②④ C . ④③②① D . ②③④①

工业合成氨技术是对人类的巨大贡献之一．下面是合成氨的简要流程示意图：

（1）设备 I的名称是，沿X路线循环的物质是（填字母）．

A．N₂和H₂ B．催化剂 C．NH₃D．N₂、H₂和NH₃

（2）合成氨中H₂可以由焦炭和水蒸汽反应获得．请写出该反应的化学方程式：．

（3）原料气中往往含有H₂S、CO、CO₂等杂质，必须除去这些杂质的目的是，常用K₂CO₃溶液除去CO₂ ，其反应的离子方程式为　．

（4）近年有人将电磁场直接加在氮气和氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了较高的产率．电磁场对合成氨反应本质的影响是，该方法的优点是．

（4）合成氨工业往往含有大量含氨废水，为了防止对环境造成污染，可以利用电解法将NH₃•H₂O转化为对环境无污染的加以处理．电解时以石墨做电极，以硝酸作为电解质，则理论上处理1mol NH₃•H₂O，电路中转移电子 mol，阳极的电极反应式为　．

合成氨工业、硫酸工业的生产工艺流程大致为：

合成塔和接触室中的反应分别为：

N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H=0；2SO₂（g）+O₂（g）⇌2SO₂（g）△H=0．

（1）写出流程中设备的名称：B ，X ．

（2）进入合成塔和接触室中的气体都要进行热处理，最理想的热处理方法是　充分利用反应中放出的热量加热反应气　．

（3）采用循环操作可提高原料的利用率，下列生产中，采用循环操作的是　（填序号）．

①硫酸工业 ②合成氨工业 ③硝酸工业

（4）工业上常用98.3%的浓硫酸吸收SO₃而不用稀硫酸或水的原因是．

（5）工业生产中常用氨﹣﹣酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染、废物利用的目的．硫酸工业尾气中的SO₂经处理可以得到一种化肥，该肥料的化学式是．

（6）根据化学平衡移动原理，下列条件或措施合理的是（填序号）．

①合成氨工业在高压下进行 ②合成氨工业和硫酸工业都使用催化剂 ③及时将氨液化而分离 ④硫酸工业中，净化后的炉气中要有过量空气 ⑤合成氨工业和硫酸工业都采用适宜的温度．

如图所示是工业生产硝酸铵的流程图．

（1）写出N₂和H₂通过红热的铁纱网生成氨气的反应方程式：．
（2） B装置中Pt﹣Rh合金网的作用是
（3）写出B中的反应方程式：．
（4）写出D中的反应方程式：．
（5）吸收塔C中通入空气的目的是．

根据题意填空：

（1） Ⅰ污水经过一级、二级处理后，还含有少量Cu²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺等重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀．下列物质不能作为沉淀剂的是
A．氨水 B．硫化氢气体
C．硫酸钠溶液 D．纯碱溶液
Ⅱ合成氨的流程示意图如下：
回答下列问题：
工业合成氨的原料是氮气和氢气．氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是，；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式，；
（2）设备A中含有电加热器、触煤和热交换器，设备A的名称，其中发生的化学反应方程式为；
（3）设备B的名称，其中m和n是两个通水口，入水口是（填“m”或“n”）．不宜从相反方向通水的原因；
（4）设备C的作用；
（5）在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：
CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂ （g）+H₂ （g）
已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627，若要使CO的转化超过90%，则起始物中c（H₂O）：c（CO）不低于．

工业上以N₂、H₂为原料制取硝酸铵的流程如图所示．

回答下列问题：

（1）氨合成塔适宜的压强是20～50MPa，如果压强过大，除对设备要求高外，还会导致的结果是．
（2）合成硝酸的吸收塔内填充瓷环，其作用是，吸收塔中还需补充空气的目的是．
（3）若输送NH₃的管道某处发生泄漏，检测的简单方法为．
（4）在一定温度和压强的密闭容器中，将物质的量之比为3：2的H₂和N₂混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气中氨的体积分数为25%，此时H₂的转化率为．
（5）制硝酸氧化炉中氨气和氧气在145℃就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如图所示）．温度较低时以生成为主，900℃时发生主要反应的化学方程式为，当温度高于900℃时，NO产率明显下降的原因是．
（6）若N₂、H₂合成氨时，H₂的转化率为60%，NH₃催化氧化制HNO₃时的损失20%的氨，其它环节的损失忽略不计．则10tH₂最多可以制取 t硝酸铵．

氨基甲酸铵是一种重要化工产品，常温时，为白色晶体或粉末，易溶于水，难溶于CCl₄ ， 59℃时分解为氨及二氧化碳，其制备原理：2NH₃(g)+CO₂(g) $\text{[math]}$ NH₂COONH₄ (s) △H=-272kJ·mol^-1。某化学兴趣小组利用下图实验装置(部分固定装置已省略)模拟制备NH₂COONH₄。试回答下列问题：

（1）仪器组装完毕后，首先应进行的操作是。
（2）装置A用于实验室制取NH₂COONH₄的原料气体之一，该反应的化学方程式为。
（3）装置F中试剂的名称为，装置G的作用为。
（4）为提高原料气的利用率，应控制装置C和E中最佳鼓泡速率比为，装置D采用冰水浴的原因为。
（5）生成的氨基甲酸铵悬浮于CCl₄ 中，下列操作可实现产品分离的是。
（6）实验装置中存在明显不足之处的是，有同学认为装置H、G和F组成的装置过于复杂可简化，请简述该方法：。

某中学化学研究性学习小组利用以下装置制取并探究氨气的性质。A中试管内盛放的物质是Ca(OH)₂、NH₄Cl固体。

【实验探究】

（1） A中发生反应的化学方程式为；
（2） B中盛放的干燥剂为，干燥氨气能否用浓硫酸（填“能”或“不能”) ；
（3）若有10.7gNH₄Cl固体，最多可制取NH₃（标准状况）的体积是L；
（4）实验室收集氨气的方法是；
（5） C、D装置中颜色会发生变化的是（填“C”或“D”），红色石蕊试纸变成色；
（6）当实验进行一段时间后，挤压E装置中的胶头滴管，滴入1～2滴浓盐酸，可观察到的现象是；
（7）为防止过量氨气造成空气污染，需要在上述装置的末端增加一个尾气处理装置，合适的装置是（填“Y”或“G”）。

某新型合成 NH₃ 的原理如图所示。下列说法错误的是（）

A . N₂ 和 O₂在高温和放电条件下都能反应 B . NH₃ 和 H₂O 都属于电解质 C . 发生反应的 n(N₂)∶n(H₂O)＝1∶3 D . O₂ 分别与 N₂、NH₃ 的反应都是氧化还原反应

合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，解决了地球上因粮食不足导致的饥饿和死亡问题，这也充分说明了含氮化合物对人类生存的巨大意义。回答下列问题

（1）工业上用氢气和氮气直接合成氨，写出反应的化学方程式。氨气极易溶于水，水溶液显性，能使酚酞溶液变色，使湿润的红色石蕊试纸变色。
（2）氮的氧化物有多种，一氧化氮和二氧化氮都是大气污染物。氨气在催化剂作用下可被氧化生成一氧化氮，一氧化氮气体与空气变色，原因是（用化学方程式表示）；二氧化氮易溶于水并与水反应，此反应的氧化剂是，还原剂是，氧化剂和还原剂的质量之比为

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）化学家 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ 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）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 $\text{[math]}$ 时，平衡时混合物中氨的体积分数 $\text{[math]}$ 与温度的变化关系如图所示。

①若分别用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ （填“>”“<”或“=”） $\text{[math]}$ 。

②在250℃、 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 的转化率为（结果保留三位有效数字）%。
（3）温度为 $\text{[math]}$ 时，在 $\text{[math]}$ 的恒容密闭容器中加入 $\text{[math]}$ ，此时压强为 $\text{[math]}$ ，用 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ ，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 $\text{[math]}$ （用含 $\text{[math]}$ 的代数式表示）。[已知：气体分压 $\text{[math]}$ 气体总压 $\text{[math]}$ 体积分数]
（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： $\text{[math]}$ ，常温下 $\text{[math]}$ ，常温下，将一定量的金属钠投入 $\text{[math]}$ 液氨中，待反应结束后，收集到标准状况下 $\text{[math]}$ 氢气。忽略溶液体积的变化，则恢复到室温时所得溶液中 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
（5）在一定条件下，可用 $\text{[math]}$ 消除 $\text{[math]}$ 污染，其反应原理为 $\text{[math]}$ （1） $\text{[math]}$ 。在刚性容器中， $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的起始物质的量之比分别为X、Y、Z（其中 $\text{[math]}$ ），在相同时间内不同温度条件下，得到 $\text{[math]}$ 的脱除率（即 $\text{[math]}$ 的转化率）曲线如图所示。
① $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的物质的量之比为 $\text{[math]}$ 时对应的曲线为（填“a”“b”或“c”）。

②各曲线中 $\text{[math]}$ 的脱除率均先升高后降低的原因为。

常温常压下用LDH(一种固体催化剂)合成NH₃的原理如图所示。下列说法错误的是（）

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A . 原料气N₂可通过分离液态空气获得 B . 该过程将太阳能转化成为化学能 C . 该过程中，只涉及共价键的断裂与生成 D . 发生反应的n(N₂)：n(H₂O)=1:2

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。

合成氨工业上，采用氮氢循环操作的主要目的是( )

A . 加快反应速率 B . 提高氨气的平衡浓度 C . 提高氮气和氢气的利用率 D . 降低氨气的沸点

恒温下，将ZmolN₂与WmolH₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应： $\text{[math]}$

（1）上述反应进行到某时刻t时，n(N₂)=6.5mol，n(NH₃)=3mol，Z=。
（2）反应达到平衡时，混合气体的体积为358.4L(标准状况下)，其中NH₃的含量(体积分数)为25%n(NH₃)=。
（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比，下同)，n(始)：n(平)=。
（4）原混合气体中Z：W=。
（5）将1molN₂和3molH₂合成NH₃反应时，下列叙述不能说明该反应已达到化学平衡状态的是(填序号)。
ａ．容器内的总压强不随时间而变化b．反应后混合气体的密度不再发生变化

ｃ．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化d．N₂的分解速率与生成速率相等

下列变化属于固氮的是（）

A . NO与O₂反应生成NO₂ B . 工业合成氨气 C . NH₃催化氧化生成NO D . 由NH₃制NH₄HCO₃

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