苏教版高中化学选修二高二化学智能优化训练：专题2第1单元氨的合成.docx

高中化学学习材料

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1．我国合成氨工业生产的主要原料是()

A．N2和H2B．空气、煤、水

C．硫铁矿、空气D．O2和水蒸气

答案：B

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．②④⑥

C．②⑥D．②③⑥⑦

答案：C

3．(2011年宁波高二检测)下面四个选项是四位同学在学习过化学反应速率理论和化学平衡理论以后，联系化工生产实际所发表的看法，你认为不．正确的是()

A．化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品

B．化学平衡理论可指导怎样使用有限原料多出产品

C．化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率

D．正确利用化学反应速率和化学平衡理论都可提高化工生产的综合经济效益

答案：C

4．合成氨工业采用铁触媒作催化剂，这是因为()

A．能提高H2的转化率

B．能提高平衡时NH3的百分含量

C．能提高N2的利用率

D．能加快反应速率

答案：D

5．在氨的工业合成中，有三个关键的技术问题，请结合所学知识解决它们。

(1)合成氨的化学原理是N2＋3H22NH3，在工业上选择20～50 MPa的较高压强和450 ℃左右的温度来进行反应，请结合有关的化学原理解释。

(2)在生产过程中需要大量氢气，现有以下几种获得氢气的方法，请你选出最适宜的，并说明理由。

A．电解水制取氢气

B．由煤或焦炭来制取氢气：煤或焦炭经加热，炽热的炭与水蒸气反应生成氢气

C．由天然气或重油制取氢气：天然气的主要成分甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳；一氧化碳在催化剂存在的条件下与水蒸气反应得到氢气和二氧化碳

(3)合成氨的生产工艺流程：首先用适当的方法生产出合成氨的原料气——氮气和氢气。氮气和氢气的混合气体在合成塔中于一定条件下，通过催化剂的作用产生氨气，再通过氨分

离器不断地把生成的氨分离出来，同时未转化的反应气体再进入合成塔循环加工。这就是合成氨的工艺流程。请根据这一描述过程画出流程方框图。

解析：合成氨的三大技术：①原料气的经济来源；②合成氨条件的选择；③合成氨工艺，如何循环利用未反应的N2和H2。要充分利用所学原理如原子经济性及平衡移动原理来解决实际问题。

答案：(1)选择450 ℃左右的温度是因为温度太高，平衡混合物中氨的含量太低；温度太低，则化学反应速率太小。而且500 ℃左右催化剂活性最大。选择20～50 MPa的较高压强是因为增大压强，平衡混合物中氨的含量增加，但对设备的材料质量和制造水平要求更高，能量消耗也更大。

(2)C天然气作为洁净燃料，便于管道输送，用做合成氨的原料具有投资省、能耗低的优点。

(3)

1．(2011年延安高二检测)不．能用化学平衡移动原理说明的事实是()

A．合成氨在高压下进行是有利的

B．温度过高对合成氨不利

C．使用催化剂能使合成氨速率加快

D．及时分离从合成塔中出来的混合气，有利于合成氨

解析：选C。催化剂对化学平衡移动无影响，所以C项错误。合成氨的反应是气体体积减小的放热反应，因此，高压有利于氨的合成，高温对合成氨不利，及时分离出氨气使Q p<K p，平衡向合成氨的方向移动。

2．下列事实中不．能应用勒夏特列原理来解释的是()

A．实验室常用排饱和食盐水法收集氯气

B．加入催化剂有利于氨氧化的反应

C．高压有利于合成氨的反应

D．400～500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应

解析：选BD。催化剂只能加快化学反应速率，不影响平衡移动，从勒夏特列原理角度分析合成氨应该在低温下更有利于正向进行，但从化学反应速率和催化剂活性角度分析，应该选择400～500 ℃的温度。

3．对于可逆反应N2(g)＋3H23(g)(正反应为放热反应)，下列说法正确的是() A．达到平衡时N2、H2、NH3的含量一定相等

B．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的浓度比原平衡的小

C．达到平衡时，升高温度，加快了逆反应速率，减慢了正反应速率，所以平衡向逆反应方向移动

D．加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率加快了，逆反应速率减慢了

解析：选B。化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，A选项错误；达到平衡后加入N2，即增大反应物浓度，化学平衡向正反应方向移动，NH3的浓度会增大，H2的浓度会减小，B选项正确；升高温度，正、逆反应速率都增大，吸热反应方向的反应速率增大程度大于放热反应方向反应速率增大的程度，平衡向逆反应方向移动，C选项描述放热反应速率减慢是错误的；催化剂能同等程度地改变正逆反应速率，缩短达到平衡所需的时间，D选项错误。4．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．催化剂可以同样倍数地改变正、逆反应速率

解析：选D。反应前后催化剂的质量和化学性质都没有改变。但是，催化剂可以同样倍数

地改变正、逆反应速率。

5．工业合成氨除了用高压和催化剂外，还选用适当的高温(500 ℃)，其理由是( )

A ．提高NH 3的产率

B ．提高N 2的转化率

C ．500 ℃时反应速率最快

D ．催化剂在500 ℃活性最大

解析：选D 。工业上合成氨一般选用500 ℃，一方面是从反应速率考虑，另一方面是考虑催化剂的活性温度。

6．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N 2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，用于建造合成氨塔

解析：选B 。研制低温下活性大的催化剂，可有效降低设备材料、生产的要求，提高经济效益。

7．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，其中NH 3只占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低

B ．由于氨易液化，N 2、H 2在实际生产中是循环使用，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 ．合成氨厂采用的压强是2×107～5×107 Pa ，因为在该压强下铁触媒的活性最大 解析：选B 。虽然合成氨反应中N 2、H 2的转化率较低，但是，由于氨易液化，及时将氨液化分离，N 2、H 2循环使用，总体来说氨的产率还是很高的。

8．(2011年厦门高二检测)如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 ．N 2和H 2

B ．催化剂

C ．N 2

D ．H 2

解析：选A 。从合成塔中出来的混合气体经冷凝分离出液氨后剩下N 2和H 2。

9．(2011年莆田高二检测)一定条件下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中NH 3的体积占25%，若反应前后条件保持不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是( ) A.12 B.13

C.14

D.15

解析：选D 。设平衡混合气中NH 3为25 mL ，则总体积为100 mL ，由化学反应方程式可求

得反应前为125 mL 。所以，反应后缩小的体积与原反应物体积比为25125＝15

。 10．(2011年沧州高二检测)合成氨所需H 2可由煤和水反应制得，其中的一步反应为： CO(g)＋H 22(g)＋H 2(g)

正反应是放热反应，欲提高CO 的转化率，可采用的方法有：①降低温度、②增大压强、③使用催化剂、④增大CO 的浓度、⑤增大水蒸气的浓度，其中正确的组合是( )

A ．①②③

B ．④⑤

C ．①⑤

D ．只有⑤

解析：选C 。该反应为反应前后气体总体积不变的反应，改变压强只能改变反应速率，但不能改变CO 的转化率。该反应的正方向为放热反应，所以降低温度可使平衡向正反应方向移动，提高CO 的转化率。增大反应物的浓度可使另一反应物的转化率提高，而本身转化率降低。催化剂只能改变化学反应速率，但不能使化学平衡发生移动。

11．在合成氨反应中，入口气体中N 2、H 2、NH 3体积比为6∶18∶1，出口气体中N 2、H 2、NH 3体积比为9∶27∶8，则H 2的转化率为____________。