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2019-2020年高二化學(xué) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 合成氨條件的選擇 基礎(chǔ)練習(xí) 一、選擇題 1.合成氨工業(yè)有下列生產(chǎn)流程：①原料氣的制備 ②氨的合成 ③原料氣的凈化和壓縮 ④氨的分離。其先后順序是( )。 A.①②③④ B.④③②① C.①③②④ D.②③④① 答案：C 2.工業(yè)上合成氨采用500℃左右的溫度，其原因是①適當(dāng)加快NH3 的合成速率；②提高H2的轉(zhuǎn)化率；③提高氨的產(chǎn)率；④催化劑在500℃左右時(shí)其活性最好( )。 A.① B.①③ C.①④ D.②③④ 答案：C 3.有平衡體系CO(氣)+2H2(氣)?CH3OH(氣)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，為了增加甲醇的產(chǎn)量，工廠應(yīng)采取的正確措施是( )。 A.高溫、高壓 B.適當(dāng)溫度、高壓、催化劑 C.低溫、低壓 D.低溫、高壓、催化劑 答案：B 4.在密閉容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)，達(dá)到平衡后，將平衡體系中各物質(zhì)的濃度增加到原來的2倍，則產(chǎn)生的結(jié)果是( )。 A.平衡向正反應(yīng)方向移動 B.平衡向逆反應(yīng)方向移動 C.平衡不移動 D.NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加 答案：A 5.合成氨所需的氫氣可由煤與水反應(yīng)制得，其中有一步反應(yīng)為CO+H2O(氣)?CO2+H2(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))。欲提高CO轉(zhuǎn)化率可采用的方法是( )。 ①降低溫度 ②增大壓強(qiáng) ③使用催化劑 ④增大CO的濃度 ⑤增大水蒸氣的濃度 A.①②③ H.④⑤ C①⑤ D.⑤ 答案：C 二、填空題 6.(1)合成氨工業(yè)中，選擇的適宜條件為____________________。 (2)合成氨時(shí)，原料氣必須凈化的原因是____________________。 (3)工業(yè)上用焦炭、水、空氣為原料制氨時(shí)，碳與氨的物質(zhì)的量之比為__________，有關(guān)方程式為 ______________________________。 答案：(1)2107～5107pa，500℃，F(xiàn)e作催化劑 (2)防止雜質(zhì)使合成氨所用的催化劑“中毒” (3)3：4;C+H2O(氣) CO+H2，CO+H2OCO2+H2，N2+3H22NH3 7.在密閉容器內(nèi)，使1mo1N2和3mo1H2混合發(fā)生下列反應(yīng)：3H2+N2?2NH3(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))。 (1)當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，N2和H2的濃度之比是__________。 (2)當(dāng)升高平衡體系的溫度(保持體積不變)，則混合氣體的平均式量__________，密度__________。 (3)當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，充人N2并維持壓強(qiáng)不變，平衡向__________移動。 (4)當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，將[N2]、[H2]、[NH3]同時(shí)增大1倍，平衡向__________移動。 (5)當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，充入Ar氣，并保持體積不變，平衡____________________移動。 (6)當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，充入Ar氣，并保持壓強(qiáng)不變，平衡向____________________移動。 答案：(1)1：3 (2)減??；不變 (3)正方向 (4)正方向 (5)不 (6)逆方向 8.下面是合成NH3的簡要流程示意圖 (1)寫出所含物質(zhì)的化學(xué)式A__________、B__________、C__________。 (2)寫出設(shè)備的名稱D__________、E__________。 答案：(1)A：N2和H2 B：NH3 C：N2H2 (2)D：合成塔 E：氨分離器 綜合練習(xí) 一、選擇題 1.在一定條件下，下述反應(yīng)達(dá)到平衡：CO(氣)+2H2(氣)?CH3OH(氣)，若以m表示反應(yīng)前H2與CO的物質(zhì)的量之比，a表示CO的轉(zhuǎn)化率，y為平衡混合物中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)，可推出y=f(a，m)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。下面四個(gè)式子中正確的是( )。 A. B. C. D. 答案：C 2.將裝有1mo1aN3的密閉容器加熱，部分NH3分解后達(dá)到平衡，此時(shí)混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)為x％，若在同一容器中最初加入的是2molNH3，密封、加熱到相同溫度，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，設(shè)此時(shí)混合氣體中NH 的體積分?jǐn)?shù)為y％。則x和y的正確關(guān)系是( )。 A.x>y B.x甲 B.平衡后O2的濃度：乙>甲 C.SO2轉(zhuǎn)化率：乙>甲 D.平衡混合氣中SO2的體積分?jǐn)?shù)：乙>甲 答案：C 7.CO2和H2的混合氣體加熱到850℃時(shí)，可建立下列平衡： CO2+H2?CO+H2O 在一定溫度下，反應(yīng)平衡時(shí)有90％的氫氣變成水，且[CO2][H2]=[CO][H2O]，則原混合氣體中CO2和H2的分子數(shù)之比是( )。 A.1：1 B.5：1 C.9：1 D.1：10 答案：C 二、填空題 8.在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2轉(zhuǎn)化為SO3： 2SO2+O22SO3(正反應(yīng)為放熱反應(yīng)) 已知常壓下平衡混合氣體中SO3的體積分?jǐn)?shù)為91％。試回答： (1)在生產(chǎn)中常用過量的空氣，是為了__________； 答案：增大O2濃度，提高SO2的轉(zhuǎn)化率 (2)加熱到400℃～500℃，是由于__________； 答案：保證催化劑活性達(dá)到所需要的最佳溫度，以提高反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡所需要的時(shí)間 (3)壓強(qiáng)采用__________，原因是______________________________； 答案：常壓；常壓下平衡混合氣中SO3的體積分?jǐn)?shù)已達(dá)到91％，若再加壓，對設(shè)備及動力系統(tǒng)要求高，成本高 (4)常用濃H2SO4來吸收SO3而不用水，是因?yàn)開___________________； 答案：用水吸收SO3易形成酸霧，吸收速率慢 (5)尾氣中的SO2必須回收，是為了____________________。 答案：減少對環(huán)境的污染 9.在一定條件下，把3mo1N2和3molH2通入一個(gè)定容的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：N2+3H2?2NH3，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)為P。若在上述完全相同的容器中，溫度仍不變，通入1.OmolNH3、__________molN2和__________molH2，才能使容器內(nèi)的壓強(qiáng)仍為P。平衡時(shí)N2物質(zhì)的量的取值范圍在__________mol至__________mol之間，NH3的量在__________mol至__________mol之間。若達(dá)到平衡時(shí)，H2和NH3均為1.5mol，你認(rèn)為可能嗎?__________(填“可能”或“不可能”)。 答案：2.5；1.5；2；3；0；2；不可能 10.合成氨工業(yè)中，原料氣(N2、H2及少量CO、NH3的混合氣)在進(jìn)入合成塔前常用醋酸二氨合銅 (I)溶液來吸收原料氣中的CO，其反應(yīng)是： [Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3?[Cu(NH3)3]AcCO(正反應(yīng)為放熱反應(yīng)) (1)必須除去原料氣中CO的原因是____________________。 (2)醋酸二氨合銅(I)吸收CO的生產(chǎn)適宜條件應(yīng)是____________________。 (3)吸收CO后的醋酸銅氨液經(jīng)過適當(dāng)處理又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力以供循環(huán)使用。醋酸銅氨液再生的生產(chǎn)適宜條件應(yīng)是____________________。 答案：(1)防止催化劑中毒 (2)低溫、加壓 (3)高溫、低壓 拓展練習(xí) 1.為了除去工業(yè)廢氣中的SO2，可將SO2轉(zhuǎn)化成(NH4)2SO4。據(jù)有關(guān)資料介紹，摘錄如下： “初步處理后的廢氣中含0.2％的SO2(體積分?jǐn)?shù))，10％的O2(體積分?jǐn)?shù))，在400℃時(shí)，以5m3/h的速度通過V2O5觸煤層，然后與流量為25L／h的NH3混合，再噴入流量為290g／h的水，此時(shí)氣體溫度迅速從400℃下降至200℃，在熱的結(jié)晶的裝置中得到(NH4)2SO4晶體?！睋?jù)此資料回答下列問題： (1)按反應(yīng)式2SO2+O2?2SO3，SO2與O2的物質(zhì)的量之比為2：1，資料中卻用1：50，原因是______________________________。 (2)進(jìn)行冷卻的原因是______________________________。 (3)某工廠廢氣中含0.4％的SO2和0.5％的O2，你認(rèn)為該怎樣利用上述資料?答：____________________。 (4)如果某工廠沒有NH3，只有生石灰，你認(rèn)為又該怎樣利用上述資料?答：______________________________。 (5)若將SO2全部轉(zhuǎn)化為SO3，SO3全部轉(zhuǎn)化成(NH4)2SO4，則資料中NH3的每小時(shí)通入量至少應(yīng)是__________L，由此可得出NH3的利用率為__________。 答案：(1)增大O2的濃度，提高SO2的轉(zhuǎn)化率 (2)降溫有利于生成(NH4)2SO4，高溫(NH4)2SO4會分解 (3)O2的量不足，向廢氣中增大空氣的量 (4)用生石灰代替NH3 (5)20；80% 2.在763K、3.04104kPa時(shí)，用CO和H2作為原料合成CH3OH，存在下列平衡： CO(氣)+2H2(氣)?CH3OH(氣) 當(dāng)原料中H2和CO的比例不同時(shí)，對CO的轉(zhuǎn)化率及平衡混合物中甲醇的體積分?jǐn)?shù)都有影響。 (1)設(shè)H2和CO的起始物質(zhì)的量之比為m，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為a，平衡混合物中甲醇的體積分?jǐn)?shù)為y，試推斷m、a、y，三者的相互關(guān)系并以y=f(d，m)的函數(shù)表達(dá)式表示出來。 答案： (2)將下表已知數(shù)據(jù)代人導(dǎo)出的表達(dá)式中進(jìn)行計(jì)算，把計(jì)算結(jié)果填人表中有關(guān)空格中： m a Y 1 0.25 2 0.45 3 19.35% m a y 1 0．25 16．67％ 2 0．45 21．43％ 3 0．56 19．35％ (3)根據(jù)上表數(shù)據(jù)，判斷用CO和H2合成甲醇時(shí)，H2和CO的最佳體積比是多少?并簡述依據(jù)。 答案：分析上表中數(shù)據(jù)不難看出，當(dāng)，m=2時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率較大，此時(shí)平衡混合氣中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)最高 最佳比為H2:CO=2：1