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课题2 人工固氮技术——合成氨1．合成氨的反应采用500 ℃温度的原因是()A．温度太低反应速率太小B．该温度时催化剂活性最大C．该温度时反应速率最大D．该温度时N2的转化率最高解析：工业合成氨反应的特点是：正反应是体积减小的放热反应，选用的适宜条件，400～500 ℃、铁催化剂、10 MPa～30 MPa；循环操作(N2与H2的体积比为1∶3)，在500 ℃时催化剂的活性最大。
答案：B2．合成氨时既要使合成氨的产率增大，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加催加剂⑧减小N2或H2的量A．③④⑤⑦B．②④⑥C．②⑥D．②③⑥⑦解析：合成氨反应N2(g)＋3H2(g)催化剂高温、高压2NH3(g) ΔH<0的特点为：正反应放热且气体体积减小。
要使平衡向正反应方向移动且反应速率加快，应选C。
答案：C3．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：B4．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。
自我小测1．为了进一步提高合成氨的生产效率，科研中最具有开发价值的是()A．寻找N2的新来源B．研制低温下活性较大的催化剂C．研制500 ℃左右时活性较大的催化剂D．研制耐高温、高压的材料，用于建造氨合成塔2．合成氨时既要使合成氨的产率增大，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．③④⑤⑦B．②④⑥C．②⑥D．②③⑥⑦3．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NH3易液化，N2、H2可循环使用，所以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 ℃，目的是使平衡向正反应方向进行D．合成氨工业采用10～30 MPa，是因该条件下催化剂的活性最好4．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是()A．使用铁触媒，使N2和H2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．500 ℃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5．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6．1913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．②③④7．氨催化氧化是硝酸工业的基础，在某催化剂作用下只发生主反应①和副反应②，有关物质产率与温度的关系如图。
4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH1＝－905 kJ·mol－1①4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)ΔH2＝－1 268 kJ·mol－1②下列说法中正确的是()A．工业上氨催化氧化生成NO时，温度应控制在780～840 ℃之间B．为了提高反应速率，工业上常采用物料n(O2)∶n(NH3)为1.7～2.0C．加压有利于NH3生成NO，不利于NH3生成N2D．N2(g)＋O2ΔH＝－181.5 kJ·mol－18．合成氨的流程示意图如下：回答下列问题：(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气。
高一化学人工固氮技术──合成氨试题1.（2013•重庆二模）下列工业生产所涉及的化学用语表达不正确是（）A．工业上制取氯气：MnO2+4HCl Cl2↑+MnCl2+H2OB．工业上合成氨：N2+3H22NH3C．工业上制取粗硅：SiO2+2C Si+2CO↑D．工业上生产漂白粉：2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O【答案】A【解析】A．工业上制取氯气大多采用电解饱和食盐水的方法；B．工业上合成氨是氢气和氮气在高温高压催化剂作用下反应生成氨气；C．工业上焦炭还原石英砂（SiO2）来制取粗硅；D．工业上用氯气与熟石灰反应制取漂白粉．解：A．工业上制取氯气大多采用电解饱和食盐水的方法，反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，故A错误；B．工业合成氨是氢气和氮气在高温高压催化剂作用下反应生成氨气，反应的化学方程式为：N2+3H22NH3，故B正确；C．工业上焦炭还原石英砂（SiO2）来制取粗硅，同时生成CO，反应的化学方程式为：SiO2+2CS i+2CO↑，故C正确；D．工业上用氯气与熟石灰反应制取漂白粉，反应的化学方程式为：2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O，故D正确；故选：A．点评：本题主要考查了物质的工业制法，掌握反应的原理是解题的关键，难度中等．2.（2013•闵行区二模）下列关于合成氨和联合制纯碱工业生产的叙述中，正确的是（）A．合成氨生产过程中将NH3液化分离，可加大正反应速率，提高N2、H2的转化率B．联合制碱法生产工艺中采用循环操作，其目的是提高食盐的利用率C．从氨合成塔出来的混合气体中NH3只占15%左右，所以生产氨的工厂效率都很低D．联合制碱法中关键的一步是向分离出NaHCO3晶体后的母液中不断地通入CO2【答案】B【解析】A、根据外界条件改变，对化学反应速率的影响和对化学平衡的影响角度进行解答；B．采用循环操作可提高原料的利用率；C．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；D．联合制碱法中关键的一步是饱和氯化钠溶液中先通入氨气再通入CO2．解：A、合成氨生产过程中将NH3液化分离，减小氨气的浓度会导致正逆反应速率减慢，但平衡向正反应方向移动，提高了N2、H2的转化率，故A错误；B．联合制碱法生产工艺中循环使用食盐，其目的是提高食盐的利用率，故B正确；C．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，故C错误；D．联合制碱法中关键的一步是饱和氯化钠溶液中先通入氨气再通入CO2，故D错误；故选：B．点评：本题主要考查了合成氨和联合制纯碱工业生产的原理以及注意事项，难度不大，根据课本知识即可完成．3.（2012•嘉定区三模）下面是合成氨的简要流程示意图：沿X路线回去的物质是（）A．N2和H2B．催化剂C．N2D．H2【答案】A【解析】根据合成氨工业中，利用氨易液化，分离出N2、H2循环使用，可使平衡向正反应方向移动，则氨气的产率增大．解：合成氨工业中，利用氨易液化，分离出N2、H2循环使用，可使平衡向正反应方向移动，则氨气的产率增大，所以沿X路线回去的物质是N2、H2，故选A．点评：本题主要考查了合成氨工业的原理，难度不大，根据原理即可解决．4.（2009•汕头模拟）合成氨工业有下列流程：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．其先后顺序为（）A．①②③④B．④③②①C．①③②④D．②③④①【答案】C【解析】合成氨工业有下列流程：原料气制备、原料气净化和压缩、氨的合成、氨的分离，以此来解答．解：因合成氨工业有下列流程：原料气制备、原料气净化和压缩、氨的合成、氨的分离，故选C．点评：本题主要考查了合成氨工业，掌握合成氨工业的流程即可完成，难度不大．5.（2005•白山一模）下列工业生产所用主要原料（括号内物资）不合理的是（）A．合成NH3（焦碳、空气、水）B．炼铁（铁矿石、焦碳、石灰石、空气）C．生产乙烯（酒精、浓硫酸）D．水泥工业（石灰石、粘土）【答案】C【解析】根据合成NH3、炼铁、水泥工业的原料分析；工业上，乙烯是石油裂解的产物，主要是从石油炼制工厂和石油化工厂所生产的气体里分离出来，据此分析．解：A、合成NH3的反应物氮气是由空气分离得到的，氢气是由焦碳和水反应生成的，故A正确；B、炼铁是用焦碳作还原剂与氧气反应生成CO，用CO还原铁矿石，加石灰石是为了除去铁矿石中的硫、硅等杂质，故B正确；C、工业上，乙烯是石油裂解的产物，主要是从石油炼制工厂和石油化工厂所生产的气体里分离出来，实验室制备乙烯的原料是酒精、浓硫酸，故C错误；D、水泥工业是以石灰石、粘土为原料在高温条件下反应生成的，故D正确；故选C．点评：本题考查了几种工业生产的原料，注意工业生产与实验室制取，原理可能不同，题目难度不大．6.下列有关合成氨的叙述中，正确的是（）A．合成氨是天然固氮的一种方法B．合成塔是合成氨的关键设备C．采用“高温、高压、催化剂”的反应条件，可使N2和H2完全转化为NH3D．压强一定时，升高温度可以提高平衡混合物中氨的含量【答案】B【解析】A．合成氨是人工固氮的一种方法；B．工业合成氨在合成塔中进行；C．合成氨为可逆反应；D．合成氨为放热反应，从温度对平衡的影响考虑．解：A．合成氨是人工固氮的一种方法，自然固氮指雷电或根瘤菌固氮，故A错误；B．工业合成氨在合成塔中进行，故B正确；C．合成氨为可逆反应，故采用“高温、高压、催化剂”的反应条件，也不能使N2和H2完全转化为NH3，故C错误；D．合成氨为放热反应，升高温度，平衡向吸热方向移动，故减少氨的含量，故D错误；故选B．点评：本题考查了工业合成氨的反应原理，难度较小，要注意人工固氮和天然固氮的区别．7.工业上利用合成氨实现人工固氮．属于合成氨主要原料的是（）A．NO2B．空气C．Na2CO3D．KNO3【答案】B【解析】合成氨中原料气N2可从空气中分离得到，H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得．解：工业用氮气和氢气合成氨，合成氨中原料气N2可从空气中分离得到，H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得，故选B．点评：本题考查了氨的工业制法，较简单，注意空气是获得原料气氮气的廉价资源．8.下列有关物质用途的说法中正确的是（）A．工业上利用氨气制硝酸属于人工固氮B．在食品包装袋内放入生石灰可以防止食品因氧化而变质C．氢氧化铝、碳酸镁、小苏打等可用于治疗胃酸过多D．硅可用于制造光导纤维【答案】C【解析】A．根据氮的固定概念分析；B．生石灰的性质是易吸收水，可用于防潮；C．胃酸的主要成分为盐酸，可选择能和盐酸反应的物质；D．光导纤维的成分为二氧化硅，依此分析．解：A．把游离态氮转化为氮的化合物的过程较氮的固定，氨气为化合物，故A错误；B．生石灰的性质是易吸收水，可用于防潮，故B错误；C．胃酸的主要成分为盐酸，氢氧化铝、碳酸镁、小苏打等能和盐酸，中和胃酸，故C正确；D．光导纤维的成分为二氧化硅，故D错误．故选C．点评：本题考查了氮的固定和常见无机物的用途，较基础，性质决定用途，掌握性质是关键．9.下列生产工艺不能体现“绿色化学”思想的是（）A．海水提镁：用电解氯化镁产生的氯气制取盐酸B．工业制硫酸：提高尾气排放的烟囱高度C．工业制胆矾：使用稀硫酸、双氧水溶解铜D．火力发电：在燃煤中加入适量生石灰【答案】B【解析】根据“绿色化学”要求从根本上减少或杜绝污染，尽可能使原料的利用率提高进行解答．解：A．海水提镁：用电解氯化镁产生的氯气制取盐酸，既节约资源，又减少污染，符合“绿色化学”思想，故A正确；B．工业制硫酸：提高尾气排放的烟囱高度，既没有节约资源，也没有减少污染，不符合“绿色化学”思想，故B错误；C．工业制胆矾：使用稀硫酸、双氧水溶解铜，既提高了酸的利用率，又无污染，符合“绿色化学”思想，故C正确；D．火力发电：在燃煤中加入适量生石灰，既节约资源，又可以减少污染，符合“绿色化学”思想，故D正确；故选B．点评：本题考查绿色化学的含义，题目难度不大，只要抓住题干中所给出的“绿色化学”的要求，即可顺利作答．10.德国人弗里茨•哈伯（Fritz Haber）由于发明了合成氨的方法而获得1918年诺贝尔化学奖，他的发明大大提高了农作物的产量同时也提高了硝酸、炸药的产量．下列说法中正确的是（）A．N2和H2在点燃或光照条件下可合成氨B．氨水显酸性C．氨气遇到浓盐酸会发生反应产生白烟D．由氨制取硝酸过程中，氮元素被还原【答案】C【解析】A．根据工业合成氨的条件；B．氨水中的一水合氨发生电离：NH3•H2O⇌NH4++OH﹣；C．氨气与氯化氢反应生成氯化铵，反应产生白烟；D．由氨制取硝酸过程：①4NH3+5O2=4NO+6H2O，②2NO+O2=2NO2，③3NO2+H2O=2HNO3+NO，氮元素的化合价在升高．解：A．工业合成氨的条件：N2和H2在高温、高压、催化剂的条件下合成氨，在点燃或光照条件下不可合成氨，故A错误；B．氨水中的一水合氨发生电离：NH3•H2O⇌NH4++OH﹣，溶液呈碱性，故B错误；C．氨气遇到浓盐酸挥发出氯化氢发生反应生成氯化铵，产生白烟，故C正确；D．由氨制取硝酸过程：①4NH3+5O2=4NO+6H2O，②2NO+O2=2NO2，③3NO2+H2O=2HNO3+NO，氮元素的化合价在升高，被氧化，故D错误；故选C．点评：本题主要考查了物质的性质、反应的条件、物质的制备原理，难度不大，注意知识的积累．。
