课时训练2 氨的工业合成 基础夯实 1.将空气中的氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。下列过程中能实现人工固氮的是( ) A.雷雨放电时在大气中生成氮的氧化物 B.电解饱和食盐水 C.与豆科植物共生的根瘤菌吸收空气中的氮生成某些含氮化合物 D.工业合成氨 解析：A、C均是自然固氮,只有D是人工固氮。 答案：D 2.用焦炭、空气、水为原料制备NH3的有关反应的化学方程式如下: ①C+H2OCO+H2②CO+H2OCO2+H2 ③N2+3H22NH3 参加反应的焦炭与氨气之间的物质的量之比约为 ( ) A.3∶4 B.3∶2 C.2∶3 D.1∶2 解析：此题应采用关系式来求解。由反应①②可得C~2H2,由③可得,3H2~2NH3,故:3C~6H2~4NH3,n(C)∶n(NH3)=3∶4。 答案：A 3.1913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.①②③ B.②④⑤ C.①③⑤ D.②③④ 答案：B 4.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,NH3只占15%,所以生产氨的工厂的效率都很低 B.由于氨易液化,N2、H2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 ℃左右,目的是使化学平衡向正反应方向移动 D.合成氨采用的压强是2×107~5×107 Pa,因为该压强下铁触媒的活性最大 答案：B 5.实验室合成氨装置如图所示,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N2、H2、NH3 D.检验产物可用湿润的红色石蕊试纸 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：B 6.在容积相同的不同密闭容器中,分别充入等量的N2和H2,在不同温度下,任其发生反应N2+3H22NH3,并分别在1 s时测定其中NH3的体积分数并绘成如图所示曲线。 (1)A、B、C、D、E五点中,尚未到达化学平衡状态的点是 。 (2)此可逆反应的正反应是 反应(填“放热”或“吸热”)。 (3)A~C段,曲线是增函数曲线;C~E段,曲线是减函数曲线。试从化学反应速率和化学平衡的角度说明理由 。 解析：温度升高,反应速率加快,在相同时间内达到平衡所用的时间短,平衡后,再升高温度,平衡向吸热方向移动。 答案：(1)A、B(2)放热 (3)N2与H2反应时,随温度升高,反应速率加快,NH3的百分含量随之增大,到C点达最高值,说明此温度时,反应达到平衡。温度继续升高,平衡时NH3的百分含量减小,说明此反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,导致NH3的百分含量减小 7.合成氨原料可以由天然气制取。其主要反应为CH4+H2OCO+3H2。 (1)1 m3(标准状况)CH4按上式完全反应,产生H2 mol。 (2)CH4和O2的反应为2CH4+O22CO+4H2,设CH4同时和H2O及O2反应。1 m3(标准状况)CH4按上述两式完全反应,产物气体的体积V(标准状况)为 。 (3)CH4和H2O及富氧空气(O2含量较高,不同的富氧空气氧气含量不同)混合反应,产物气体组成如下表: 气体 CO H2 N2 O2 体积/L 25 60 15 2.5 计算该富氧空气中O2和N2体积比V(O2)∶V(N2)。 解析：(1)由方程式知:每摩尔CH4完全转化为3 mol H2,故有n(H2)=×3≈133.9 mol。 (2)由CH4+H2OCO+3H2知,1 mol CH4完全按上式反应可生成4 mol气体,如按2CH4+O22CO+4H2知,每1 mol CH4完全反应可产生3 mol气体。按阿伏加德罗定律的推论知:1 m3 CH4与H2O及O2按上述两式完全反应,产生气体的体积V应符合3 m3
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