合成氨

河南省郑州市二中2016届高考化学考点各个击破（含答案）：倒计
时第90天 合成氨
1、对于可逆反应N 2(气)＋3H 2(气)2NH 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
【答案】B
【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 。

2、在合成氨时，既要使氨的产率增大，又要使化学反应速率增大，可以采取的措施有（ ） ①增大体积使压强减小 ②减小体积使压强增大 ③升高温度 ④降低温度 ⑤恒温恒容，再充入等量的N 2和H 2 ⑥恒温恒压，再充入等量的N 2和H 2 ⑦及时分离产生的NH 3 ⑧使用合适的催化剂
A ．②④⑤⑦
B ．②③④⑤⑦⑧
C ．②⑤
D ．②③⑤⑧
【答案】C
【解析】①减小压强，产率降低，速率变慢，所以②正确；③升温平衡左移，④降温速率变慢，所以③④错；⑤相当于加压，正确，⑥错；⑦反应速率变慢；⑧对平衡无影响。

3、由两种原子组成的纯净物( )
A.一定是化合物
B.可能是化合物或单质
C.一定是单质
D.一定是同素异形体
【答案】B
【解析】本题主要考查物质的组成与分类中的有关概念，如元素与同位素、同素异形体，混合物与纯净物，单质与化合物等。

由元素与同位素的概念可知，题目所给两种原子可为同一元素(如H 与D)，也可为不同元素(如H 与Cl)。

所以由两种原子组成的纯净物可能是单质(如HD)，也可能是化合物(如HCl)。

4、现代城市空气污染物之一NO 主要来源于汽车尾气，汽车尾气中产生NO 的原因是（ ）
A ．汽车燃料油（如汽油、柴油）中含氮，NO 是其燃烧产物
B ．是空气中的N 2和汽车燃料油发生了化学反应
C ．是汽车排出的高温尾气导致空气中的N 2和O 2发生化合反应
D ．空气中的N 2与O 2在汽车汽缸内的高温环境下发生反应的产物
【答案】D
5、铁氧体（Fe 3O 4）法是处理含铬废水的常用方法．其原理是：用FeSO 4把废水中Cr 2O 72－离
子还原为Cr 3＋离子，井通过调节废水的pH ，使生成物组成符合类似于铁氧体（Fe 3O 4或FeO·Fe 2O 3）的复合氧化物（3323O Fe Cr +-+x x ·2
Fe +O ）。

处理含1 mol Cr 2O 72－的废水至少需要加入a mol FeSO 4·7H 2O ，下列结论正确的是（ ） A ．x =1，a ＝5 B ．x ＝0.5 a ＝8 C ．x ＝2，a ＝10 D ．x ＝0.5，a ＝10
【答案】D
6、将一支充满NO 2和NO 气体的试管倒立于水槽中，不断摇动试管，使气体充分反应，最后水面上升到试管容积的一半，则混合气体中NO 2和NO 的体积比是( )
A．4∶1 B．3∶1
C．2∶1 D．1∶1
【答案】B
【解析】由关系式3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得解之得：V(NO2)∶V(NO)＝3∶1。

7、下列叙述正确的是（）
A．Li在氧气中燃烧主要生成Li2O2
B．将CO2通入次氯酸钙溶液可生成次氯酸
C．将SO2通入BaCl2溶液可生成BaSO3沉淀
D．将NH3通入热的CuSO4溶液中能使Cu2＋还原成Cu
【答案】B
【解析】A项，由于金属锂的还原性比较弱，故其在氧气中燃烧时生成Li2O；B项，由于碳酸的酸性强于次氯酸，故二氧化碳可以与次氯酸钙反应制取次氯酸；C项，由于亚硫酸的酸性小于盐酸的酸性，故二氧化硫不能与氯化钡溶液反应；D项，氨气溶于水生成一水合氨，其与硫酸铜发生复分解反应，生成Cu(OH)2沉淀。

8、工业合成氨的正反应是放热反应，下列关于N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)反应的图像中，错误的是（）
【答案】C
【解析】合成氨的正反应是放热反应，升温，正、逆反应速率都增大，但逆反应增大的程度大，A正确；在T1时NH3%最大，达到平衡，再升高温度，平衡逆向移动，NH3%减小，B正确；低温下达到平衡，NH3的含量大，C错误；增大压强，平衡向右移动，NH3%增大，D正确。

9、采用循环操作可提高原料的利用率，下列工业生产中，没有采用循环操作的是( ) A．硫酸工业B．合成氨工业
C．硝酸工业D．氯碱工业
【答案】 D
【解析】硫酸工业，循环操作提高二氧化硫利用率；合成氨工业，循环操作提高氮气和氢气利用率；硝酸工业，循环操作提高氨的转化率；氯碱工业，电解饱和氯化钠溶液，没有循环操作。

10、已知合成氨反应的正反应是气体体积减小的放热反应，合成氨工业的工艺流程如下：
下列关于合成氨工业的说法中不正确的是（）
A．混合气进行循环利用遵循绿色化学思想
B．合成氨反应需在低温下进行
C．对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率
D．原料气之一的氢气可由天然气和水反应制得
【答案】B
【解析】合成氨反应虽是放热反应，但是温度低时，反应速率太慢，适宜温度需在500℃左右，且该温度下催化剂的活性最大。

11、下列化工生产中所发生的主要化学反应，不涉及氧化还原反应的是（）
A．氯碱工业B．接触法制硫酸C．制造普通玻璃D．工业合成氨
【答案】C
【解析】各选项涉及的主要反应为：A项，2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；B项，4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2,2SO2＋O22SO3，SO3＋H2O===H2SO4；C项，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；D项，N2＋3H22NH3。

12、合成氨所用的H2可由煤与水反应制得，其中有一步反应为CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g);ΔH＜0。

欲提高CO转化率，可采用的方法有：①降低温度②增加压强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.①②③④⑤
B.①⑤
C.①④⑤
D.⑤
【答案】B
【解析】选择化工生产的适宜条件，就是要根据化工生产的反应特点，选择既能提高化学反应速率，又能提高反应物平衡转化率的合适的外部条件，提高单位时间内的产量。

当温与化学反应速率和化学平衡产生矛盾时，一般采用催化剂催化活性最好时的温度。

另外在实际化工生产中还要考虑设备要求、综合经济效益、环境保护等一系列问题，这也是综合题目设计的一个热点。

该反应是一个气体总体积不变的放热反应，欲提高CO的转化率，可设法使化学平衡向正反应方向移动，显然降低温度可以满足这一要求；增大水蒸气的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率也可以增大；若增大CO的浓度，平衡虽然向右移动，但CO的总量增大，其转化率反而减小；增大压强和使用催化剂的操作只能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，而与平衡时CO的转化率无关。

13、下图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H2 B．催化剂 C．NH3D．H2
【答案】A
【解析】从合成塔出来的混合气中有相当一部分是未反应的氮气和氢气，单程转化会造成极大的浪费，实际生产中采用了循环法，将它们重新送回合成塔继续反应，同时不断地补充新鲜的原料气。

14、工业上用氨的催化氧化法制HNO3时，先制得50%左右的稀硝酸，然后再制成96%的浓HNO3，一般采用的方法是()
A．加CaCl2后再蒸馏浓缩
B．加生石灰吸去水分后再过滤
C．加硝酸镁后再蒸馏浓缩
D．加入浓H2SO4后再分液
【答案】C
【解析】A项蒸馏浓缩时，生成的HNO3中混有盐酸，B项生成Ca(NO3)2，得不到硝酸，D
项浓H2SO4与硝酸混溶不分液。

15、对下列工业生产应用的解释正确的是
A．电解饱和食盐水过程中使用离子交换膜，可以使OH—自由通过
B．电解Al2O3过程中加入冰晶石（Na3AlF6）作催化剂
扬中C．由于MgO熔点很高，工业上不用电解MgO的方法制备镁
D．由于合成氨反应吸热，生产需在高温下进行
【答案】C
16、某学生用0.100 0 mol/L的KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸，其操作可分为如下几步：A．量取20.00 mL待测盐酸溶液注入洁净的锥形瓶，并加入2～3滴酚酞；
B．用标准溶液润洗滴定管2～3次；
C．把盛有标准溶液的碱式滴定管固定好，调节滴定管尖嘴使之充满溶液；
D．取标准KOH溶液注入碱式滴定管至刻度线0以上2 cm～3 cm；
E．调节液面至“0”或“0”以下刻度并记下读数；
F．把锥形瓶放在滴定管的下面，用标准KOH溶液滴定至终点并记下滴定管液面的刻度．
据此实验完成填空：
(1)正确操作步骤的顺序是________(用序号字母填写)．
(2)上述B步骤操作的目的是______________________________________．
(3)上述A步骤操作之前，先用待测溶液润洗锥形瓶，则对滴定结果的影响是
__________________．
(4)判断到达滴定终点的实验现象是_______________________.
【答案】(1)B、D、C、E、A、F (2)洗去滴定管附着的水，防止将标准溶液稀释而带来误
差(3)偏高(4)溶液由无色变为浅红色且在半分钟内不褪色
【解析】(1)滴定操作的顺序为：润洗―→加液―→排气泡―→调节液面―→待测液注入锥形瓶―→滴定．即B、D、C、E、A、F.
(2)润洗的目的是洗去滴定管内壁的水，防止将标准液稀释．
(3)润洗锥形瓶，会使待测液溶质偏多，消耗标准液多，结果偏高．
(4)因为锥形瓶内是盐酸，指示剂是酚酞，滴定终点溶液的颜色由无色变为浅红色．
17、实验室通常用浓硫酸和乙醇反应来制取乙烯，常因温度过高而生成少量的二氧化硫。

有人设计下列实验以确认上述混合气体中有乙烯和二氧化硫，试回答下列问题。

(1)图中①、②、③、④装置可盛放的试剂分别是：
①________，②________，③________，④________(将下列有关试剂的序号填)。

A．品红溶液 B．NaOH溶液
C．浓硫酸 D．酸性KMnO4溶液
(2)能说明二氧化硫气体存在的现象是
________________________________________________________________________。

(3)使用装置②和③的目的是
____________________________________________________。

(4)说明含有乙烯的现象是
______________________________________________________________。

【答案】(1)A B A D
(2)装置①中品红溶液退色
(3)除去SO2气体，以免干扰乙烯的性质实验；检验SO2是否被除尽
(4)装置③中的品红溶液不退色，装置④中的酸性KMnO4溶液退色
【解析】乙烯和二氧化硫都能使酸性KMnO4溶液退色。

利用乙烯不与NaOH溶液反应而二氧化硫能与NaOH溶液反应的性质可除去二氧化硫。

用品红溶液是否退色可检验二氧化硫的存在和是否除尽。

除去二氧化硫后，可利用酸性KMnO4溶液是否退色来确定乙烯的存在。

18、有关催化剂的催化机理等问题可以从“乙醇催化氧化实验”得到一些认识，某研究性学习小组同学设计了如图所示装置(夹持装置等已省略)，其实验操作为：
先按图安装好装置，关闭a、b、c，在铜丝的中间部分加热片刻，然后打开a、b、c，通过控制a和b，而有节奏(间歇性)地通入气体，即可在M处观察到明显的实验现象。

试回答以下问题：
(1)A中发生反应的化学方程式为：____________________________________________；
B的作用：_________________________________________________；
C中热水的作用：___________________________________________。

(2)M处发生反应的化学方程式为：__________________________。

(3)M管中可观察到的现象：___________________，
从中可认识到该实验过程中催化剂________(填“参加”或“不参加”)化学反应，还可以认识到催化剂起催化作用需要一定的________。

(4)实验进行一段时间后，如果撤掉酒精灯，反应________(填“能”或“不能”)继续进行，其原因是：___________________________。

(5)验证乙醇氧化产物的化学方法是：_____________。

【答案】(1)2H2O22H2O＋O2↑
干燥O2使D中无水乙醇变为蒸气进入M参加反应，用水浴加热使乙醇气流较平稳
(2)2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O
(3)受热部分的铜丝由于间歇性地通入氧气而交替出现变黑、变红的现象参加温度
(4)能乙醇的催化氧化反应是放热反应，反应放出的热量能维持反应继续进行
(5)实验结束后，卸下装置F中盛有蒸馏水的试管，从中取出少许溶液加入新制Cu(OH)2悬浊液，加热至沸腾，产生红色沉淀可证明乙醇被氧化成了乙醛(也可做银镜反应实验)
【解析】由装置图可知A中H2O2在MnO2催化作用下分解产生O2，B装置起干燥作用，C装置中的热水可使D中的乙醇汽化产生乙醇蒸气，在M中与O2反应。

由于O2是间歇性通入，通入O2时会使红热的铜丝变黑，又被乙醇还原为Cu而变红，出现变黑、变红的交替变化。

乙醇的氧化反应是放热反应，反应放出的热量可以维持反应继续进行。

乙醇的氧化产物为乙醛，可用银镜反应或用新制的Cu(OH)2悬浊液检验。

19、取19.0gNa2CO3和NaHCO3固体的混合物经充分加热至质量不在变化后，剩余固体的质量为15.9g，求原混合物中Na2CO3的质量分数是多少？（写出计算过程）
【答案】55.8%
20、用字母L、M、Q、R、X分别代表五种不同化合价的氮元素的物质，并且每种物质中氮元素的化合价只有一种。

又知道物质L中氮元素的化合价要比物质M中氮元素的化合价低，并且在一定条件下，它们有如下的转化关系(未配平)：
①Q＋HCl→M＋Cl2＋H2O②R＋L→X＋H2O③R＋O2→L＋H2O
(1)已知这五种物质中有一种是硝酸，那么硝酸是L、M、Q、R、X中的________(填字母)，判断依据是____________________。

(2)反应③是在催化剂(如Pt、Fe2O3等)存在下并且加热到一定温度时发生的，该反应在工业上有重要的应用，请写出反应的化学方程式：__________________。

(3)某同学写出下面三个不同价态的氮的化合物相互转化的关系(未配平)：
a．NO＋NO2→N2O3＋H2O；
b．NH3＋NO→HNO2＋H2O；
c．N2O4＋H2O→HNO3＋HNO2。

其中你认为一定不可能实现的是________。

【答案】(1)Q各物质中N元素的化合价由高到低为Q>M>L>X>R
(2)4NH3＋5O24NO＋6H2O (3)b
【解析】(1)在①的反应中，Q将HCl中Cl－氧化为Cl2，Q的还原产物是M，又知L中氮元素的化合价要比M中的低，所以，物质中氮元素的化合价Q>M>L。

③中R被O2氧化为L，可得物质中的氮元素化合价L>R。

②中X是R和L发生反应后的产物，X中氮元素的化合价处于R和L之间，综上分析，物质中氮元素的化合价：Q>M>L >X>R，HNO3中N显＋5价，是最高价。

故Q是HNO3。

(3)其中一定不可能实现的是b，a和b发生的是归中反应，其中b项产物中N元素的价态比两种反应物都高，这是不可能的。

c发生的是歧化反应。

21、X、Y、Z三种短周期元素，它们的原子序数之和为16。

X、Y、Z三种元素的常见单质在常温下都是无色气体，在适当条件下可发生如下转化。

一个B分子中含有的Z原子个数比C分子中少1个，B、C两种分子中的电子数均等于10。

请回答下列问题。

(1)X元素在周期表中的位置是______________________。

(2)分析同主族元素性质的递变规律，发现B、C两种物质的沸点反常，这是因为它们的分子之间存在_________________。

(3)①C在一定条件下反应生成A的化学方程式是_______。

②X、Y、Z三种元素可组成一种强酸W，C在适当条件下被W吸收生成一种盐。

该盐的水溶液的pH<7，其原因是(写出离子方程式)_________ ____________________。

【答案】(1)第2周期ⅥA族(2)氢键
(3)①4NH3＋5O24NO＋6H2O
②NH4+＋H2O NH3·H2O＋H＋
【解析】常见10电子化合物有CH4、NH3、H2O和HF等。

由于B、C均为10电子分子且相差一个Z原子，故Z只能是H。

由于X、Y、Z的原子序数之和为16，故X、Y分别是O、N，B 是H2O，C是NH3，A为NO。

(1)氧元素位于周期表第2周期ⅥA族。

(2)H2O和NH3的沸点比同主族其他元素的氢化物的沸点高，原因是形成了分子间氢键。

(3)②W是HNO3，它与NH3反应生成的盐是NH4NO3，该盐是强酸弱碱盐，NH4+水解使溶液呈酸性。

22、甲、乙、丙三个化肥厂生产尿素所用的原料不同，但生产流程相同，如下图：
试回答下列问题：
（1）用化学方程式表示甲、乙、丙三个工厂合成尿素的原料气H 2和CO 2的生产过程。

①甲厂以焦炭、空气和水为原料； ②乙厂以天然气、空气和水为原料；
③丙厂以石脑油（主要成分C 5H 12）、空气和水为原料。

（2）按工业生产的有关规定，利用原料所制得的原料气H 2和CO 2的物质的量之比，若最接近合成尿素的原料气NH 3（换算为H 2的物质的量）和CO 2物质的量之比，则对原料的利用率最高。

据此判断甲、乙、丙三个工厂哪个工厂对原料的利用率最高？
【答案】（1）甲厂：C+H 2O （g ）CO+H 2
(4分)
（2）由甲厂生产过程中反应发生的化学方程式可得如下关系式：
C+2H 2O （g ）2H 2+CO 2,得n （H 2）∶n （CO 2）=2∶1 由乙厂生产过程中反应发生的化学方程式可得如下关系式：
CH 4+2H 2O 4H 2+CO 2，得n （H 2）∶n （CO 2）=4∶1 由丙厂生产过程中反应发生的化学方程式可知如下关系式：
C 5H 12（g ）+10H 2O （g ）16H 2+5CO 2,得n （H 2）∶n(CO 2) =16∶5=3.2∶1
由合成CO(NH 2)2的反应方程式：2NH 3+CO 2CO(NH 2)2+H 2O
可得n （H 2）∶n （CO 2）=232 ∶1=3∶1
故对照甲、乙、丙三厂原料气H 2和CO 2物质的量之比，只有丙厂原料气n （H 2）∶n （CO 2）=3.2∶1最接近3∶1故丙厂对原料利用率最高。

23、实验室用N 2、H 2合成氨气，并用酚酞试液检验生成的氨气，用锌与盐酸反应制取氢气；用NaNO 2饱和溶液和NH 4Cl 饱和溶液共热制取氮气：
NaNO 2＋NH 4Cl===NaCl ＋NH 4NO 2
NH 4NO 2=====加热 N 2↑＋2H 2O 。

制取装置如图所示：
(1)装置A用于制取________。

(2)装置E中分液漏斗上方常用导管与圆底烧瓶相通，作用是__________________。

装置E 与装置C直接相连，连接时导管口连接方法为e接________。

(3)装置C的另一接口与其他仪器装置相连接时，导管口的连接顺序为：另一接口____________接____________，____________接____________，____________接____________。

(4)装置D的作用为________。

装置F导出的气体的成分为________。

(5)装置G内滴有酚酞的试液，用于检验氨气的生成，该装置中导管口能否插入液面以下________(填“能”或“不能”)，理由是____________________________。

(6)从充分利用原料的角度看，装置G应装双孔塞，此时另一接口应与________相连为佳。

【答案】(1)H2(2)便于液体顺利流下 b
(3)a d c f(或g)g(或f)h
(4)干燥N2、H2NH3、H2、N2
(5)不能氨气极易溶于水而发生倒吸
(6)d相连
【解析】由题意知，该反应装置的核心是F，之前的装置是制取合成氨的原料气：氮气(装置E)和氢气(装置A)；还应该将它们均匀地混合(装置C)和干燥(装置D)。

之后要检验氨气的生成(G)。

因氮气、氢气合成氨反应为可逆反应，故在反应最终从F中流出的气体中有氮气、氢气和氨。

24、制取硝酸铵的流程图如下：
请回答下列问题：
(1)合成氨的原料通常来自何处？
(2)已知N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH＝－92 kJ·mol－1。

请解释：
①什么是可逆反应？
②为有效提高氨的产率，实际生产中宜采取哪些措施？
(3)写出氨催化氧化的化学方程式。

铂-铑合金网有何作用？为什么铂-铑合金网未预热也呈红热状态？
(4)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，如何消除它们对大气的污染？写出化学反应式。

(5)举出硝酸铵的两种主要用途。

解释为什么该用途对现代社会非常重要？
(6)在一定温度和压强的密闭容器中，将平均分子量为8.5的H 2和N 2混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气的平均分子量为10，试求此时N 2的转化率和平衡混合气体中NH 3的体积分数。

(7)请你为硝酸厂的选址提出合理化建议。

【答案】(1)N 2取自于空气，H 2可来自于水煤气。

(2)①在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应，叫做可逆反应；②可采取增压、适当温度和使用铁触媒等措施。

(3)4NH 3＋5O 2=====Pt-Rh 4NO ＋6H 2O ；Pt-Rh 合金网起催化作用；因为氨的催化氧化反应是放热反
应，保证Pt-Rh 合金网达到一定温度而不必预热。

(4)可用碱液吸收氮的氧化物：NO ＋NO 2＋2NaOH===2NaNO 2＋H 2O 。

(5)NH 4NO 3可做化肥和炸药。

前者可促使植物生长，增加农作物产量；后者可用于军事、建设上制造炸药，故该物质对现代社会的发展与和平作用重大。

(6)30%；17.6%
(7)厂址的选择应具备以下有利条件：原料和产品运输方便，生产动力来源充足，废物易于处理，地价较便宜等。

【解析】(1)氮气的来源是空气，而氢气来源于燃料(煤、石油产品等)与水反应的产物。

(2)可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应；为提高合成氨的产率，可采取增压、适当温度和使用铁触媒等措施。

(3)氨的催化氧化反应为放热反应，故铂-铑合金虽未预热也呈红热状态。

(4)氮的氧化物可以用碱液吸收消除其危害。

(6)
设混合气体的物质的量为4 mol ，平均分子量与气体的物质的量呈反比例，设反应后气体的物质的量为x mol ，则有： ，x ＝3.4，反应前后气体的物质的量差值为0.6 mol ，设反应消耗N 2的物质的量为y mol ，生成氨的物质的量为z mol ，则有：。