【精品推荐】人教版高中数学选修二同步练习(有解析)1.2人工固氮技术合成氨

高中化学学习材料（精心收集**整理制作）第1单元课题2一、选择题1．合成氨所需的原料是( )①水②空气③焦炭④铁触媒A．①②B．②③C．①②③ D．全部【解析】铁触媒是合成氨的催化剂，不属于原料。

【答案】 C2．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【解析】工业合成氨的热化学方程式：N 2(g)＋3H23(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法移动，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。

【答案】 D3．为了进一步提高合成氨的生产效率，科研中具有开发价值的是( )A．研制高温下活性较大的催化剂B．寻求NH3的新来源C．研制低温下活性较大的催化剂D．研制耐高温高压的新型材料建造合成塔【解析】合成氨的反应是放热反应，降低温度有利于提高合成氨的生产效率。

【答案】 C4．已知焦炭、一氧化碳和烃类化合物都能与水反应产生合成尿素的原料——氢气和二氧化碳，从充分利用原料的角度考虑，用下列物质生产H 2和CO 2最为合适的是( )A ．CB ．COC ．天然气D ．石脑油(C 5H 12、C 6H 14) 【解析】 生产出的H 2用于合成NH 3：N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3 再由NH 3与CO 2合成尿素。

由此，可找出H 2与CO 2的关系式：3H 2～2NH 3～CO 2。

分别写出备选项中各物质与H 2O 反应的化学方程式：A 项C ＋H 2O=====高温H 2＋CO ，CO ＋H 2O=====高温H 2＋CO 2总反应方程式为：C ＋2H 2O=====高温2H 2＋CO 2；B 项CO ＋H 2O=====高温H 2＋CO 2；C 项CH 4＋2H 2O=====高温4H 2＋CO 2；D 项C 5H 12＋10H 2O=====高温16H 2＋5CO 2，C 6H 14＋12H 2O=====高温19H 2＋6CO 2。

产物中，n (H 2)∶n (CO 2)最接近3∶1的最合适。

【答案】 D5．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，N 2和H 2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NH 3只占15%，但由于原料气N 2和H 2循环使用和不断分离出液氨，所以生产NH 3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NH 3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 选项不正确。

【答案】 B6．反应C(s)＋H 2＋H 2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )①增加C 的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变，充入N 2使体系压强增大 ④保持压强不变，充入N 2使容器体积变大A ．①④B ．②③C ．①③D ．②④【解析】 增加固体的量，恒容时充入与反应无关的气体，都对反应速率无影响。

④相当于减压，反应速率减小。

【答案】 C7．对于可逆反应N 2(气)＋3H2(气3(气) ΔH<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【解析】往往错选C、D，原因：对升高温度可以使平衡向吸热反应方向移动的原因认识不清；对使用催化剂可缩短到达平衡所用时间的原因认识不清；正确选项为B。

【答案】 B8．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。

对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H 23(g)，673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。

下列叙述正确的是( )A．点a的正反应速率比点b的小B．点c处反应达到平衡C．点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样D．其他条件不变，773 K下反应至t1时刻，n(H2)比上图中d点的值大【解析】选项A，在ab段可逆反应向正反应方向进行，随着反应的进行，反应物浓度在减小，正反应速率在降低，故选项A不正确；选项B中，c点时NH3、H2的物质的量仍在变化，故未达到化学平衡；选项C中，t1时刻和t2时刻都处于同样的化学平衡状态，则n(N2)不变，故C 不正确；选项D中，由于正反应是一个放热反应，升高温度化学平衡向逆反应方向移动，故平衡时n(H2)比题图中d点的值要大，故选项D正确。

【答案】 D9．实验室合成氨装置如下图所示，则以下说法中错误的是( )A ．装置甲的作用之一是干燥B ．装置甲的作用是化合C ．乙处导出的气体是N 2、H 2、NH 3D ．检验产物可用湿润的红色石蕊试纸或浓盐酸等【解析】 装置甲的作用有三点：①干燥气体；②观察气体逸出速率便于控制比例；③使气体混合均匀。

【答案】 B10．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%【解析】 设混合气体为100 L ，反应掉N 2的体积为x 。

N 2 ＋ 3H 2 2NH 3开始(L) 22 78 0平衡(L) 22－x 78－3x 2x 由题意：－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%。

【答案】 A二、非选择题11.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)获得氨态氮外，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】 N 2＋O 2=====放电2NO 2NO ＋O 2===2NO 2 3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO12．已知：N 2(g)＋3H 23(g)(正反应为放热反应)，2SO 2(g)＋O 23(g)(正反应为放热反应)。

请回答下列问题：(1)从影响化学反应速率和化学平衡的因素分析，要有利于NH 3和SO 3的生成，理论上应采取的措施是______________________________。

实际生产中采取的措施是_______________________________________。

(2)在合成氨的工业生产中，要分离出氨，目的是______________；而合成SO 3的过程中，则不需要分离出SO 3，原因是______________________________________。

【解析】 工业上合成SO 3与合成氨的最大不同之处是该反应是在常压下进行的，原因是在常压下该反应向生成SO 3的方向进行的程度已经很大，采用高压虽能使平衡向生成SO 3方向移动，但产生高压既需要动力又对反应容器耐压性有较高要求，综合生产成本和经济效益两方面因素，实际生产时，在常压下进行最合理。

【答案】 (1)适当温度、高压、催化剂 合成氨：适当温度、高压、催化剂；合成SO 3：适当温度、常压、催化剂(2)减小生成物的浓度，使平衡向生成NH 3的方向移动 该反应向生成SO 3的方向进行的程度较大，达到平衡后SO 2剩余量较少，故不需要分离SO 313．某研究性学习小组利用以下材料来探究NH 3的还原性，部分实验装置如下图。

材料一 NH 3是强还原剂，能将某些金属氧化物还原为金属单质或低价态的氧化物。

如：2NH 3＋3CuO=====△3Cu ＋N 2＋3H 2O ；材料二 Cu ＋在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应生成Cu 2＋和Cu ，Cu 2O ＋2H ＋===Cu 2＋＋Cu ＋H 2O 。

请回答下列问题：(1)在实验室里，该学习小组设计下列制取纯净干燥氨气的方案，简易、可行的最佳方案是________。

A ．加热氯化铵固体，再通过碱石灰B ．在N 2和H 2的混合气体中加入铁触媒，并加热至500 ℃，再通过碱石灰C ．加热浓氨水，再通过碱石灰D ．在生石灰中加入浓氨水，再通过碱石灰(2)为证明NH 3还原CuO 的反应中有水生成，B 中应放入的试剂是________。

(3)当观察到____________________(填现象)，即表明A 中的反应已经完成。

(4)该小组欲用体积比为1∶4的稀硫酸作试剂，检验反应是否有Cu 2O 固体生成。

现用98%的浓硫酸配制1∶4的稀硫酸，所需的玻璃仪器除了胶头滴管外还有_______________ _______________________。

可证明还原产物中含有Cu 2O 的操作及现象是__________________________________。

(5)请写出A 中生成Cu 2O 的化学方程式______________________________________。

(6)若用定量的方法测定该反应是否生成Cu 2O ，最简便且准确的方法是____________。

【解析】 若加热氯化铵生成的氯化氢气体与氨气继续反应生成氯化铵固体，很难使气体放出，而利用氮气和氢气反应条件太复杂，C 、D 都可以快速制取氨气，而C 用料更简单。