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课题2 人工固氮技术-------合成氨1对于可逆反应)(3H )(N 22气气+)(2NH 3气 ∆H<0，下列说法正确的是（ ）A ．达到平衡时反应物和生成物浓度一定相等B ．达到平衡后加入氨气，重新达到平衡时，氨气的浓度比原平衡时减小C ．达到平衡时，升高温度加快了吸热反应的速率，降低了放热反应的速率，所以反应向逆反应的速率移动D ．加入催化剂可以缩短到达平衡的时间，这是因为加快了正反应的速率，而减慢了逆反应的速率2关于氨的合成工业的下列说法正确的是 （ ）A.从合成塔出来的气体，其中氨气一般占15%，所以生产氨的工业的效率都很低B.由于NH 3易液化，N 2、H 2可循环使用，则总的说来氨的产率很高C.合成氨工业的反应温度控制在400～500 ℃左右，目的是使平衡向正反应方向进行D.合成氨工业采用10 MPa ～ 30MPa ，是因该条件下催化剂的活性最好3.在合成氨工业中，为增加氨的日产量，下列变化过程中不能使平衡向右移动的是（ ）A. 不断将氨分离出来B.使用催化剂C. 采用5000C 左右的温度 D. 采用10～30MPa 的压强4．合成氨所需的H 2可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：CO+H2O （g 2+H 2（正反应放热），下列措施中，能提高CO 转化率的是（ ） A.增大压强 B.降低温度C.增大水蒸气浓度D.增大CO 浓度5．在合成氨时，可以提高H 2转化率的措施是 （ ）A.延长反应时间B.充入过量H 2C.充入过量N 2D.升高温度6、下列有关合成氨工业的途述，可用勒沙特列原理来解释的是（ ）A 、使用铁触媒，使N 2和H 2混合气体有利于合成氨B 、高压比常压条件更有利于合成氨的反应C 、5000C 左右比室温更有利于合成氨的反应D 、合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率7、(正反应为吸热反应)，为了有利于Z 的生成，应采用的反应条件是 （ ）A 、高温高压B 、高温低压C 、低温高压D 、低温高压8．在3H2 + N 23反应中，使用催化剂的理由是（ ）。
课题2 人工固氮技术-------合成氨同步试题1关于可逆反映)(3H )(N 22气气+)(2NH 3气 ∆H<0，下列说法正确的是（ ）A ．达到平稳时反映物和生成物浓度必然相等B ．达到平稳后加入氨气，从头达到平稳时，氨气的浓度比原平稳时减小C ．达到平稳时，升高温度加速了吸热反映的速度，降低了放热反映的速度，因此反映向逆反映的速度移动D ．加入催化剂能够缩短抵达平稳的时刻，这是因为加速了正反映的速度，而减慢了逆反映的速度 答案：B2关于氨的合成工业的下列说法正确的是 （ ）A.从合成塔出来的气体，其中氨气一样占15%，因此生产氨的工业的效率都很低B .由于NH 3易液化，N 2、H 2可循环利用，则总的说来氨的产率很高C.合成氨工业的反映温度操纵在400～500 ℃左右，目的是使平稳向正反映方向进行D.合成氨工业采纳10 MPa ～ 30MPa ，是因该条件下催化剂的活性最好答案：B3在合成氨工业中，为增加氨的日产量，下列转变进程中不能使平稳向右移动的是（A. 不断将氨分离出来B.利用催化剂C. 采纳5000C 左右的温度 D. 采纳10～30MPa 的压强答案：B C 4．合成氨所需的H 2可由煤和水蒸气反映而制得，其中一步的反映为：CO+H 2O （g ） CO 2+H 2（正反映放热），下列方法中，能提高CO 转化率的是（ ）A.增大压强 B .降低温度C .增大水蒸气浓度 D.增大CO 浓度答案：BC5．在合成氨时，能够提高H 2转化率的方法是 （ ）A.延长反映时刻B.充入过量H 2C .充入过量N 2 D.升高温度答案：C6、下列有关合成氨工业的途述，可用勒沙特列原理来讲明的是（ ）A 、利用铁触媒，使N 2和H 2混合气体有利于合成氨B 、高压比常压条件更有利于合成氨的反映C 、5000C 左右比室温更有利于合成氨的反映D 、合成氨时采纳循环操作，可提高原料的利用率答案：B7、(正反映为吸热反映)，为了有利于Z 的生成，应采纳的反映条件是 （ ）A 、高温高压B 、高温低压C 、低温高压D 、低温高压答案：A8．在3H 2 + N 2 2NH 3反映中，利用催化剂的理由是（ ）。
2017-2018学年高中化学第1单元走进化学工业课题2 人工固氮技术——合成氨作业新人教版选修2编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2017-2０18学年高中化学第1单元走进化学工业课题２人工固氮技术——合成氨作业新人教版选修2)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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合成氨的反应原理一、氮的存在和氮的固定1。
下列过程属于氮的固定的是（ )A。
闪电下Ｎ２与O2反应生成NOB.ＮＯ2溶于水生成HNO3C.工业上用NH3制造尿素[ＣO(NH2）2]D．NH3与Cｌ2反应生成N2和ＨCl解析：Ａ项，Ｎ２转化为NO,属于氮的固定;ＮO２→ＨＮO3，NＨ3→CO（NH２）2均为由含氮化合物转化为含氮化合物的过程,不是氮的固定;ＮH3→Ｎ２,含氮化合物转化为Ｎ2，不属于氮的固定。
答案:Ａ2．农作物生长发育需要大量的氮养分,除了可用人工固氮方法(合成氨)获得铵态氮外,自然界雷电现象也是一种固氮途径,经由雷电固定的氮是硝态氮（硝酸或硝酸盐形式)，写出氮气转化为硝酸的化学方程式, , .解析:电闪雷鸣的雨天，会产生放电现象，使空气中的氮气和氧气反应生成了一氧化氮，一氧化氮又被氧气氧化成二氧化氮。
二氧化氮在雨水中与水反应生成硝酸。
答案：N2＋O22ＮO 2NO+O22ＮO2３NO2＋H2O2HNO3＋NO二、合成氨的反应原理3。
哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得１918年诺贝尔化学奖。
现向一密闭容器中充入1 ｍｏl N２和3 mol H2,在一定条件下使该反应发生,有关说法正确的是（ )N２+3H22ＮH3A.达到化学平衡时,N2将完全转化为NH3B.达到化学平衡时,N２、Ｈ2和NH３的物质的量浓度一定相等C。
1．合成氨生产过程采取的措施与化学平衡移动原理无关的是( )A．选择适当的温度B．增大体系压强C．使用铁触媒作催化剂D．不断分离液氨【解析】催化剂只能改变反应速率，对平衡移动无影响。
【答案】 C2．下列有关合成氨工业的说法中，正确的是( )A．从合成塔出来的混合气体中，氨气占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低B．由于氨易液化，N2和H2在实际生产中循环使用，所以总体来说，氨的产率很高C．合成氨工业的反应温度控制在500 ℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动D．我国合成氨厂采用的压强是10～30 MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大【解析】虽然从合成塔出来的混合气体中NH3只占15%，但由于原料气N2和H2循环使用和不断分离出液氨，所以生产NH3的效率还是很高的，因此A项不正确。
控制反应温度为500 ℃，一是为了使反应速率不至于很低，二是为了使催化剂活性最大，因此，C选项不正确。
增大压强有利于NH3的合成，但压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，我国的合成氨厂一般采用1×107～3×107 Pa，但这并不是因为该压强下铁触媒的活性最大，因此，D选项不正确。
【答案】 B3．1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。
下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是( )A．①②③B．②④⑤C．①③⑤D．②③④【解析】合成氨反应为气体分子总数减小的放热反应，操作①是为了除去杂质，防止催化剂中毒；②增大压强，有利于该反应向右进行，能够提高转化率；③催化剂只能加快反应速率，不影响化学平衡，故不能提高转化率；④将产物NH3液化分离和⑤循环操作，均能使原料更充分地利用，提高原料的转化率。
【答案】 B4．下图是合成氨的简易流程示意图，沿X路线回去的物质是( )A．N2、H2B．催化剂C．N2D．H2【解析】从合成塔中出来的混合气体经冷凝分离出液氨后剩下N2、H2，可以继续参与氨的合成。
人工固氮技术——合成氨A组1.人工固氮的成功对人类社会的进步具有重大意义,下列过程属于人工固氮的是( )A.种植豆科植物,利用其根瘤菌将氮气转化为蛋白质B.闪电时氮气与氧气化合,生成的氮的化合物被植物吸收C.化工厂中在催化剂作用下使氮气与氢气化合成氨气D.以氨气为原料生产各种化肥解析:豆科植物的根瘤菌将氮气转变成植物蛋白属于生物固氮过程,A错误;闪电时氮气和氧气反应生成NO,是在自然条件下的氮的固定,B错误;在一定条件下反应生成N属于工业合成氨的过程,属于人工固氮方式,C正确;由N生产各种化肥,是氮的化合物之间的转化过程,不属于氮的固定过程,D 错误。
答案:C2.在合成氨时,可以提高H2转化率的措施是( )A.延长反应时间B.充入过量H2C.充入过量N2D.升高温度解析:A项不能提高转化率,B、D项反而会降低H2转化率;只有充入过量N2才能使平衡向正反应方向移动,提高H2转化率,故C正确。
答案:C3.合成氨工业中采用循环操作,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的利用率解析:合成氨工业采用循环操作,将N2、H2循环压缩到合成塔中,提高了N2、H2的利用率。
答案:D4.化工生产中,为加快反应速率应优先考虑的措施是( )A.选用适宜的催化剂B.采用高压C.采用高温D.增大反应物浓度解析:化工生产中应首先考虑的是生产成本,因此应先考虑使用催化剂,提高反应速率。
答案:A5.合成氨生产过程采取的措施与化学平衡移动原理无关的是( )A.选择适当的温度B.增大体系压强C.使用铁触媒作催化剂D.不断分离出氨解析:催化剂只能改变化学反应速率,对平衡移动无影响。
答案:C6.下列有关合成氨工业的说法中,正确的是( )A.从合成塔出来的混合气体中,氨气占15%,所以生产氨的工厂的效率都很低B.由于氨易液化,N2和H2在实际生产中循环使用,所以总体来说,氨的产率很高C.合成氨工业的反应温度控制在400~500 ℃,目的是使化学平衡向正反应方向移动D.我国合成氨厂采用的压强是10~30 MPa,因为该压强下铁触媒的活性最大解析:虽然从合成塔出来的混合气体中NH3只占15%,但由于原料气N2和H2循环使用和不断分离出液氨,所以生产NH3的效率还是很高的,因此A项错误;控制反应温度为400~500℃,主要是为了使催化剂活性最大,因此,C选项错误;增大压强有利于NH3的合成,但压强越大,需要的动力越大,对材料的强度和设备的制造要求越高,我国的合成氨厂一般采用1×107~3×107Pa,但这并不是因为该压强下铁触媒的活性最大,因此,D选项错误。
课题2人工固氮技术——合成氨1．氮的固定使空气中游离态的氮转变为化合态的氮的方法叫氮的固定。
2．合成氨原理(1)实验装置：(2)现象：湿润的pH 试纸变为蓝色。
(3)化学方程式：N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3(放热反应)。
3．工业合成氨的条件⎩⎪⎨⎪⎧ 温度：400～500 ℃压强：10～30MPa催化剂：以铁为主[跟随名师·解疑难](1)工业合成氨的反应是一个气体体积减小的放热反应。
(2)合成氨条件的选择：①压强：无论从反应速率还是化学平衡考虑，压强越大越有利于合成氨。
但压强太大，动力消耗大，设备的质量和制造水平要求高，故必须综合考虑。
目前我国合成氨厂一般采用的压强在10～30 MPa 之间。
②温度：对于放热反应，升温可提高反应速率，但转化率降低，若温度太低，反应速率又太慢，综合考虑以500 ℃左右为宜，而且在此温度下催化剂活性最大。
③催化剂：加快反应速率但不影响平衡，可以提高单位时间内氨的产量。
目前工业上多以铁触媒为催化剂。
[剖析典例·探技法][例1] 有关合成氨工业的叙述，不能用勒夏特列原理解释的是( )A ．使用铁触媒有利于合成氨的反应B ．高压比常压更有利于合成氨的反应C ．500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应D ．使反应混合物中的氨液化有利于合成氨的反应[名师解析] 使用铁触媒，可以加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但平衡不会发生移动，不能用勒夏特列原理解释；合成氨的反应是放热反应，低温虽可提高平衡混合物中NH 3的含量，但反应速率太慢，而温度太高，虽能加快反应速率，却使平衡混合物中NH 3的含量降低，因此工业生产中一般采用500 ℃左右的温度，此时催化剂的活性最大，故不能用勒夏特列原理解释。
[答案] AC[名师点睛]合成氨条件的理论分析与实际化工条件比较合成氨的生产主要包括三个步骤：造气、净化、合成。
1．制备合成氨的原料气CH 4＋H 2O =====催化剂△CO ＋3H 2、CH 4＋2H 2O =====催化剂△CO 2＋4H 2。
课时跟踪检测（二十五） 氨1．下列反应中，属于氮的固定的是( )A ．2NO ＋O 2===2NO 2B ．3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NOC ．3H 2＋N 2 高温、高压催化剂2NH 3D ．NH 3＋HNO 3===NH 4NO 3解析：选C 氮的固定是指从单质氮变为化合态的氮。
2．氨水的碱性较弱，其原因是( )A ．它能使酚酞溶液变红色B ．氨水极易挥发出氨C ．氨与水结合生成一水合氨(NH 3·H 2O)只有少部分电离成NH ＋4和OH －D ．溶于水的氨大部分以NH 3分子形式存在解析：选C NH 3溶于水后，大部分结合成一水合氨的形式，只有少部分电离成NH ＋4和OH －，是弱电解质。
故C 正确。
能使酚酞变红和具有挥发性不能说明它的碱性较弱。
3．现欲分离氯化钠和氯化铵的混合物，可采用的方法是( )A ．加入NaOH 溶液B ．加入AgNO 3溶液C ．加热并冷却D ．加入水 解析：选C 加入NaOH 溶液可以除去其中的NH 4Cl ，但却不能达到分离的目的；AgNO 3溶液与NaCl 和NH 4Cl 均生成AgCl 沉淀，因此不能将二者分离；两种物质均易溶于水，加入水也不能分离；因NH 4Cl 受热分解为NH 3和HCl 气体，NH 3和HCl 气体遇冷又会生成NH 4Cl ，但NaCl 受热不分解，所以用加热并冷却的方法可以使两者分离。
4．有关氨气的实验较多，下面对这些实验原理的分析中，正确的是( )A ．氨气极易溶于水，可以用来做喷泉实验B ．氨气的还原性可以解释氨气与氯化氢的反应实验C ．NH 3·H 2O 不稳定，实验室可用NH 4Cl 和石灰水制取氨气D ．NH 3液化时放出大量的热，因而，不能用氨作制冷剂解析：选A NH 3与HCl 反应为非氧化还原反应，B 项错误；因NH 3易溶于水，实验室制NH 3用NH 4Cl 固体和熟石灰加热，C 项错误；液氨汽化时，吸收大量热，可用液氨作制冷剂，D 项错误。
课题2 人工固氮技术-------合成氨1对于可逆反应)(3H )(N 22气气+)(2NH 3气 ∆H<0，下列说法正确的是（ ）A ．达到平衡时反应物和生成物浓度一定相等B ．达到平衡后加入氨气，重新达到平衡时，氨气的浓度比原平衡时减小C ．达到平衡时，升高温度加快了吸热反应的速率，降低了放热反应的速率，所以反应向逆反应的速率移动D ．加入催化剂可以缩短到达平衡的时间，这是因为加快了正反应的速率，而减慢了逆反应的速率2关于氨的合成工业的下列说法正确的是 （ ）A.从合成塔出来的气体，其中氨气一般占15%，所以生产氨的工业的效率都很低B.由于NH 3易液化，N 2、H 2可循环使用，则总的说来氨的产率很高C.合成氨工业的反应温度控制在400～500 ℃左右，目的是使平衡向正反应方向进行D.合成氨工业采用10 MPa ～ 30MPa ，是因该条件下催化剂的活性最好3.在合成氨工业中，为增加氨的日产量，下列变化过程中不能使平衡向右移动的是（ ）A. 不断将氨分离出来B.使用催化剂C. 采用5000C 左右的温度 D. 采用10～30MPa 的压强4．合成氨所需的H 2可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：CO+H2O （g 2+H 2（正反应放热），下列措施中，能提高CO 转化率的是（ ） A.增大压强 B.降低温度C.增大水蒸气浓度D.增大CO 浓度5．在合成氨时，可以提高H 2转化率的措施是 （ ）A.延长反应时间B.充入过量H 2C.充入过量N 2D.升高温度6、下列有关合成氨工业的途述，可用勒沙特列原理来解释的是（ ）A 、使用铁触媒，使N 2和H 2混合气体有利于合成氨B 、高压比常压条件更有利于合成氨的反应C 、5000C 左右比室温更有利于合成氨的反应D 、合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率7、(正反应为吸热反应)，为了有利于Z 的生成，应采用的反应条件是 （ ）A 、高温高压B 、高温低压C 、低温高压D 、低温高压8．在3H2 + N 23反应中，使用催化剂的理由是（ ）。
课时跟踪检测（二十五）氨1．下列反应中，属于氮的固定的是()A．2NO＋O2===2NO2B．3NO2＋H2O===2HNO3＋NO高温、高压C．3H2＋N2 2NH3催化剂D．NH3＋HNO3===NH4NO3解析：选C氮的固定是指从单质氮变为化合态的氮。
2．氨水的碱性较弱，其原因是()A．它能使酚酞溶液变红色B．氨水极易挥发出氨C．氨与水结合生成一水合氨(NH3·H2O)只有少部分电离成NH＋4和OH－D．溶于水的氨大部分以NH3分子形式存在解析：选C NH3溶于水后，大部分结合成一水合氨的形式，只有少部分电离成NH＋4和OH－，是弱电解质。
故C正确。
能使酚酞变红和具有挥发性不能说明它的碱性较弱。
3．现欲分离氯化钠和氯化铵的混合物，可采用的方法是()A．加入NaOH溶液B．加入AgNO3溶液C．加热并冷却D．加入水解析：选C加入NaOH溶液可以除去其中的NH4Cl，但却不能达到分离的目的；AgNO3溶液与NaCl和NH4Cl均生成AgCl沉淀，因此不能将二者分离；两种物质均易溶于水，加入水也不能分离；因NH4Cl受热分解为NH3和HCl气体，NH3和HCl气体遇冷又会生成NH4Cl，但NaCl 受热不分解，所以用加热并冷却的方法可以使两者分离。
4．有关氨气的实验较多，下面对这些实验原理的分析中，正确的是()A．氨气极易溶于水，可以用来做喷泉实验B．氨气的还原性可以解释氨气与氯化氢的反应实验C．NH3·H2O不稳定，实验室可用NH4Cl和石灰水制取氨气D．NH3液化时放出大量的热，因而，不能用氨作制冷剂解析：选A NH3与HCl反应为非氧化还原反应，B项错误；因NH3易溶于水，实验室制NH3用NH4Cl固体和熟石灰加热，C项错误；液氨汽化时，吸收大量热，可用液氨作制冷剂，D项错误。
5．给装有下列少量固体物质的试管加热，试管底部物质不可能完全消失的是()A．NH4HCO3 B．NaHCO3C．NH4Cl D．(NH4)2CO3解析：选B A、D由不稳定性酸形成铵盐，受热分解成NH3、CO2、水蒸气；C中NH4Cl是由挥发性酸形成的铵盐，受热后全部分解为气体。
2017-2018学年高中化学课时跟踪训练二人工固氮技术--合成氨新人教版选修2D4．合成氨时既要使氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的办法是( )①减压②加压③升温④降温⑤及时从平衡混合气中分离出NH3⑥补充N2或H2⑦加催化剂⑧减小N2或H2的量A．①④⑤⑦B．③⑤⑧C．②⑥D．②③⑥⑦5．下列有关催化剂的性质、作用的说法正确的是( )A．合成氨反应若不使用催化剂，该反应就不能进行B．反应前后催化剂的质量不改变，但化学性质要改变C．催化剂能缩短反应到达平衡所用的时间，但催化剂损耗量较大D．催化剂可以同等程度地改变正、逆反应速率6．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(放热反应)，下列说法正确的是( ) A．达到平衡时反应物和生成物浓度一定相等B．达到平衡后加入氨气，重新达到平衡时，氨气的浓度比原平衡时大C．达到平衡时，升高温度加快了吸热反应的速率，降低了放热反应的速率，所以平衡向逆反应的方向移动D．加入催化剂可以缩短到达平衡的时间，这是因为加快了正反应的速率，而减慢了逆反应的速率7．在一定条件下，进入氨合成塔的混合气体中氮气的体积占22%，氢气的体积占78%，经合成反应达到平衡后，在相同温度和压强下，气体体积缩小至原体积的95%，氮气的转化率接近于( )A．11.5% B．10.5%C．9.75% D．13.2%8．对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施以高压，下列叙述中正确的是( )A．都能提高反应速率，都对化学平衡无影响B．都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用的时间C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有增大压强对化学平衡状态有影响D．催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而增大压强无此作用9．一定条件下，合成氨气反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为20.0%，与反应前的体积相比，反应后体积缩小的百分率是( )A．16.7% B．20.0%C．80.0% D．83.3%10．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)(正反应为放热反应)，下列说法中正确的是( )A．达到平衡后加入N2，当重新达到平衡时，NH3的浓度比原平衡的大，H2的浓度比原平衡也大B．达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应的速率，又提高了NH3的产率C．达到平衡后，缩小容器的体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率D．加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大，逆反应速率减小二、非选择题(本题包括4小题，共50分)11．(12分)工业上合成氨的化学反应为N2(g)＋3H2(g)一定条件2NH3(g) (正反应为放热反应)。
课题2 人工固氮技术-------合成氨教学目标1. 使学生理解如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。
2.了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件等。
3.介绍合成氨，体现化工生产的过程，体现实验室研究与实际生产之间转化过程。
教学过程：一、氮的固定1、定义：氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态氮的方法。
2、方法：氨的固定主要方法有：（1）人工合成氨：化学固氨法。
其条件要求高、成本高、转化率低、效率低。
（2）根瘤菌，生物固氨。
常温常压下进行。
成本低、转化率高、效率高。
3、工业应用： 模拟生物的功能，把生物的功能原理用于化学工业生产，借以改善现有的并创造崭新的化学工艺过程。
二、合成氨的反应原理【实验】分析P11的实验，结合有关物质的物理、化学性质总结试管口处湿润的PH 试纸的变化，推测有关反应。
【师生】1、加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氨气的混合气体，可以看到湿润的PH试纸变蓝色2.用氢气和氨气合成氨的反应式是N 2+3H 2 催化剂 高温高压 2NH 3 ，属放热反应。
3、工业上，采用以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mpa ～30 Mpa 的条件下合成氨。
【阅读】P12科学史话，结合已学化学平衡知识分析下面的问题（1）合成氨中，催化剂的主要作用是什么？答案：成千上万倍地加快化学反应速率，缩短达平衡的时间，提高日产量。
（2）合成氨的适宜条件是什么？答案：以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mpa ～30 Mpa 的条件（3）选择适宜生产条件的原则是什么？提示：有较高的反应速率和平衡转化率，能最大限度地提高利润。
（4）合成氨生产时，为什么不采用尽可能高的压强？通常采用10MPa~300MPa 的压强？提示：会增大设备的动力要求，增大成本。
（5）合成氨的反应为放热反应，降低温度会使平衡向右移动，但为什么温度要保持在400～500℃左右？答案：合成氨的反应为放热反应，降低温度促使平衡向有移动，有利于2N 、2H 转化为3NH ；但降温必然减缓了反应速率，影响单位时间产率。
2017-2018学年高中化学课时跟踪训练二人工固氮技术--合成氨新人教版选修2课时跟踪训练(二) 人工固氮技术——合成氨一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1．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2．工业上用氢气和氮气合成氨，氢气的主要来源是( )A．水和碳氢化合物B．电解水C．锌和稀硫酸反应D．液化空气3．合成氨工业中控制的反应条件应( )A．温度越高越好B．压强越大越好C．混合气体中氢气含量越高越好D．所选的催化剂活性越大越好4．合成氨时既要使氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的办法是( )①减压②加压③升温④降温⑤及时从平衡混合气中分离出NH3⑥补充N2或H2⑦加催化剂⑧减小N2或H2的量A．①④⑤⑦B．③⑤⑧C．②⑥D．②③⑥⑦5．下列有关催化剂的性质、作用的说法正确的是( )A．合成氨反应若不使用催化剂，该反应就不能进行B．反应前后催化剂的质量不改变，但化学性质要改变7．在一定条件下，进入氨合成塔的混合气体中氮气的体积占22%，氢气的体积占78%，经合成反应达到平衡后，在相同温度和压强下，气体体积缩小至原体积的95%，氮气的转化率接近于( )A．11.5% B．10.5%C．9.75% D．13.2%8．对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施以高压，下列叙述中正确的是( )A．都能提高反应速率，都对化学平衡无影响B．都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用的时间C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有增大压强对化学平衡状态有影响D．催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而增大压强无此作用9．一定条件下，合成氨气反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为20.0%，与反应前的体积相比，反应后体积缩小的百分率是( )A．16.7% B．20.0%C．80.0% D．83.3%10．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)(正反应为放热反应)，下列说法中正确的是( )A．达到平衡后加入N2，当重新达到平衡时，NH3的浓度比原平衡的大，H2的浓度比原平衡也大B．达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应的速率，又提高了NH3的产率C．达到平衡后，缩小容器的体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率D．加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大，逆反应速率减小二、非选择题(本题包括4小题，共50分)11．(12分)工业上合成氨的化学反应为N2(g)＋3H2(g)一定条件2NH3(g) (正反应为放热反应)。
(1)使用铁触媒催化剂是为了_________________________________________ ___________________________________________ ___________________________________。
(2)通常采用1×107～3×107 Pa的压强，原因是____________________________________________________________________ ___________________________________。
(3)选择500 ℃左右的温度进行反应，是由于_______________________________________________________________________ ___________________________________。
(4)将生成的氨及时从混合气中分离出来，原因是___________________________________________________________________ ___________________________________。
12．(12分)合成氨工业中，原料气(N2、H2，混有少量CO、NH3)在进入合成塔之前，常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收CO，其化学反应为：CH3COO[Cu(NH3)2]＋CO＋NH3CH3COO[Cu(NH3)3]·CO (正反应为放热反应)。
(1)必须除去CO的原因是_________________________________________ _________。
(2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收原料气中CO 的适宜条件是________________________。
(3)吸收CO后的醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液经适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力而循环使用，其再生的条件是________________________。
13．(12分)已知工业合成氨的化学反应为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) (放热反应)。
(1)化工生产条件选定的主要原因是(选填字母序号)________。
A．温度、压强对化学平衡的影响B．铁触媒在该温度时活性大C．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制(2)改变反应条件，会使平衡发生移动。
如下图像表示随条件改变，氨气的百分含量的变化趋势。
当横坐标为压强时，变化趋势正确的是(选填字母序号)________，当横坐标为温度时，变化趋势正确的是(选填字母序号)________。
(3)当甲烷制氢气合成氨气时，甲烷的转化率为75%时，以5.6×107L甲烷为原料能够合成________L氨气(假设气体体积均在标准状况下测定)。
14．(14分)为了在实验室中利用工业原料制备少量氨气，有人设计了如下装置(图中夹持装置均已略去)。
[实验操作] ①检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、e。
在A中加入锌粒，向长颈漏斗中注入一定量稀硫酸。
打开弹簧夹c、d、e，则A中有氢气产生。
在F出口处收集氢气并检验其纯度。
②关闭弹簧夹c，取下截去底部的细口瓶C，打开弹簧夹a，将氢气经导管B验纯后点燃，然后立即罩上无底细口瓶C，塞紧瓶塞，如图所示。
氢气继续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭。
③用酒精灯加热反应管E，继续通氢气，待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时，打开弹簧夹b，无底细口瓶C内气体经D进入反应管E，片刻后F中的溶液变红。
回答下列问题：(1)检验氢气纯度的目的是_________________________________________ _______。
(2)C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置内发生的现象是________，防止了实验装置中压强过大。
此时再打开弹簧夹b的原因是_____________________________________，C瓶内气体的成分是__________________。
(3)在步骤③中，先加热铁触媒的原因是_______________________________________ _____________________________________ ___________________________________。
反应管E中发生反应的化学方程式是________________________________________ _____________________________________ ___________________________________。
答案1．选D 合成氨工业上采用循环压缩，将未反应的N2、H2重新压缩到合成塔中，提高了N2、H2的利用率。
2．选A B、C项生产H2成本太高，不符合实际，D项液化空气得N2；A项正确。
3．选D 工业合成氨的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol －1，似乎压强越大就越有利于平衡向合成氨的方向移动，温度越高达到平衡的时间就越短，易错选A或B。
实际上在合成氨的工业生产中，压强不能太大，否则能耗太高，并且对设备的要求高。
而根据化学平衡移动原理，此反应温度越低越有利于平衡向正方向移动，但温度太低，则催化剂的催化活性不能很好地发挥，反应速率太慢；为解决上述矛盾，一般选择使催化剂活性最大时的温度。
4．选C合成氨反应N2(g)＋3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g) ΔH<0的特点为：可逆、放热、气体分子总数减小。
要使平衡向正反应方向移动且反应速率加快，应选C。
5．选D 反应前后催化剂的质量和化学性质都没有改变，催化剂可以同等程度地改变正、逆反应速率。
6．选B 反应物和生成物浓度是否相等与反应是否达到平衡状态无关，A不正确；升高温度，不论放热反应还是吸热反应的反应速率都加快，C不正确；催化剂可以同等程度地改变正逆反应的反应速率，D不正确。
7．选A 设混合气体的体积为100 L，反应掉N2的体积为x。
N2＋3H22NH3开始22 L 78 L 0平衡 22 L －x 78 L －3x 2x由题意：22 L －x ＋78 L －3x ＋2x 22 L ＋78 L＝95%解得x ＝2.5 Lα(N 2)＝2.5 L 22 L×100%＝11.4%。
8．选C 对化学反应N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g)，催化剂只能提高反应速率使反应达到平衡状态所用的时间缩短，不能使化学平衡发生移动。
施以高压能提高反应速率，使反应达到平衡状态所用的时间缩短，也能使化学平衡向生成NH 3的反应方向移动。
9．选A 设达到平衡后混合气体的体积为1L ，则其中生成的氨气的体积为1 L ×20.0%＝0.2 L 。
则根据反应的化学方程式有：N 2＋3H 22NH 3 ΔV1 32 20.2 L 0.2 L所以平衡前混合气体的体积为1 L ＋0.2 L ＝1.2 L ，因此反应后气体体积缩小率为0.2 L 1.2 L×100%＝16.7%。
10．选C 达到平衡后，加入N 2平衡向正反应方向移动，NH 3的浓度增大了，而H 2的浓度会减小；达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡向逆反应方向移动，不利于NH 3的生成；达到平衡后，缩小体积即增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，有利于提高H 2的转化率；加入催化剂，能同等程度地增大正、逆反应速率，缩短反应达到平衡的时间。
11．解析：工业合成氨使用铁触媒是为了提高化学反应速率；采用1×107～3×107 Pa的压强一方面是为了提高反应速率，同时也可以增大反应物的转化率，但更高的压强则受到设备的限制；选择500 ℃左右的温度，一方面是为了提高反应速率，更主要的是因为催化剂的活性在此温度时最大；将生成的氨液化后分离出来可使平衡向右移动，反应物的转化率能大大提高。
