- 合成氨工业的发展——催化剂的改进
- 共152题
工业生产中物质的循环利用有多种模式．例如：
表述不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、图Ⅰ若是工业合成氨，反应是化学平衡，不能进行彻底，原料气氮气和氢气可以循环利用，故A正确；
B、若图I为合成SO3，SO2和O2生成SO3，反应是化学平衡，不能进行彻底，原料气可以循环利用，故B正确；
C、海水提取得到氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁，浓缩蒸发得到氯化镁固体，电解得到金属镁和氯气，氯气和氢气反应生成氯化氢可以循环利用，故C正确；
D、图Ⅲ可表示氨催化氧化法制硝酸时，氨气和氧气催化氧化为一氧化氮，一氧化氮氧化为二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮可以循环利用，故D错误；
故选D．
下列物质的工业制备原理不正确的是（ ）
A氨气：N2+3H2
B铝：2Al2O3（熔融）
C氯气：MnO2+4HCl（浓）
D硫酸：2SO2+O2
正确答案
解析
解：A、工业制取氨气，是利用氢气与氨气在高温高压催化剂的作用下氧化，故A正确；
B、铝是活泼金属，工业利用电解熔融氧化铝制取，故B正确；
C、氯气工业利用电解食盐水得到，故C错误；
D、工业制取硫酸是二氧化硫氧化为三氧化硫，然后吸收三氧化硫，故D正确．
故选C．
化学是人类进步的关键，化学为人类的生产、生活提供了物质保证．
Ⅰ．氮的化合物是重要的化工产品．其生产方法也在逐渐改进中，各国科学家均在为提高其产量，降低能耗做各种有益的探究．
（1）25℃时合成氨反应热化学方程式为：N2（g）+3H2（g）═2NH3（g），△H=-92.4kJ/mol． 在该温度时，取1molN2和3molH2放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总是小于92.4kJ．其原因是______．
（2）近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了较好的产率．从化学反应本质角度分析，电磁场对合成氨反应的作用是______；与传统的合成氨的方法比较，该方法的优点是______．
Ⅱ．（1）卤水中蕴含着丰富的镁资源，经转化后可获得MgCl2粗产品．从卤水中提取镁的步骤为：
a．将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳；
b．将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg（OH）2沉淀；
c．在Mg（OH）2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液，再经蒸发结晶得到MgCl2•6H2O；
d．将MgCl2•6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2；
e．电解熔融的氯化镁可得到Mg．
①步骤d中的“一定条件”指的是______．
②有同学认为：步骤b后可加热Mg（OH）2得到MgO，再电解熔融的MgO制金属镁，这样可简化实验步骤，你同意该同学的想法吗？为什么？______
（2）铀是核反应最重要的燃料，已经研制成功一种螫合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的U4+，而不吸附其他元素．其反应原理为______（树脂用HR代替），发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，其反应原理为：______．
正确答案
该反应是可逆反应，原料气不可能完全反应
在电磁场的作用下氮氮三键更容易断裂，降低了反应所需要的能量，反应更容易进行
节约了能源、降低了对设备的要求
氯化氢气流中抑制Mg2+水解
因为MgO熔点很高，熔融时会消耗大量的电能而增加生产成本
4HR+U4+=UR4+4H+
UR4+4H+=4HR+U4+
解析
解：Ⅰ．（1）由N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g），△H=-92.4kJ/mol可知，生成2mol氨气放出92.4kJ热量，l molN2和3molH2放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，由于可逆反应不可能完全转化，所以生成氨气的物质的量小于2mol，放出的热量小于92.4kJ；
故答案为：该反应是可逆反应，原料气不可能完全反应；
（2）在电磁场的作用下氮氮三键更容易断裂，降低了反应所需要的能量，反应更容易进行；传统的合成氨的条件是高温、高压，该方法的优点是低温、低压，这样就节约了能源、降低了对设备的要求，
故答案为：在电磁场的作用下氮氮三键更容易断裂，降低了反应所需要的能量，反应更容易进行；节约了能源、降低了对设备的要求；
Ⅱ．（1）①MgCl2•6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2，若直接加热MgCl2•6H2O，会促进Mg2+水解，得不到无水MgCl2，因Mg2+水解呈酸性，加盐酸或在氯化氢气流中可抑制Mg2+水解，故一定条件为在HCl气流中，目的是抑制Mg2+水解；
②氧化镁熔点很高，熔融时会消耗大量的电能而增加生产成本，故不同意该同学的想法．
故答案为：氯化氢气流中抑制Mg2+水解；因为MgO熔点很高，熔融时会消耗大量的电能而增加生产成本；
（2）螫合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的U4+，即4HR+U4+=UR4+4H+，发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，即UR4+4H+=4HR+U4，
故答案为：4HR+U4+=UR4+4H+；UR4+4H+=4HR+U4．
下列有关工业生产的叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．根据升温、加压、增大浓度、使用催化剂等可加快化学反应速率，反之减慢．对于可逆反应来说，正逆反应速率的变化趋势是一样的，合成氨生产过程中将NH3液化分离，减少了生成物的浓度，所以减慢正逆反应速率，但平衡向正反应方向移动，提高了N2、H2的转化率，故A错误；
B．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO2与O2反应放出的热量，对SO2与O2反应进行预热，SO3转化为H2SO4是在吸收塔中进行的，故B错误；
C．惰性电极电解氯化钠溶液，阳极阴离子放电，阳极电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑；阴极阳离子放电，阴极电极反应为：2H++2e-=H2↑，采用离子交换膜法，可防止阳极室产生的Cl2进入阴极室，故C错误；
D．硅酸盐工业：工业制备是以含硅元素物质为原料经加热制成的，这一制造工业叫做硅酸盐工业，如制造水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业，这些产品为人类提供了大量的建筑等材料，故D正确；
故选D．
利用天然气合成氨的部分工艺流程图如下：
依据上述流程，完成下列问题：
（1）写出流程中一次转化的化学方程式：______．
（2）上述流程有二处循环，一是K2CO3（aq）循环，二是______循环（填化学式）．
（3）1998年科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+），实现了高温常压下高转化率的电解法合成氨．写出阳极反应式：______．
（4）一定条件下，将a mol N2与b mol H2的混合气体通入容积为2L的密闭容器中，发生反应：
①该反应平衡常数的表达式：K=______；
②达到平衡时
③为了提高H2的转化率，可采取的措施是______ （填写字母编号）．
A．增大H2的浓度 B．增大N2的浓度 C．使用催化剂 D．降低温度．
正确答案
解析
解：（1）一次转化中产物为一氧化碳和氢气，故答案为：CH4+H2O=CO+3H2；
（2）上述流程有二处循环，一是K2CO3（aq）循环，二是氮气和氢气循环，故答案为N2、H2；
（3）阳极为失去电子的反应，发生氧化反应，化合价升高，那么就是氢气反应，故答案为：H2-2e-=2H+；
（4）①依据反应方程式的出会心反应平衡常数表达式为：K=
②依据
始态 a b 0
转化 x 6
平衡 13 6
可以计算转化x=3，故a=13+3=16，故转化率为
③增大一种反应物的浓度，可以提高另一种反应物的转化率；平衡右移可以增加反应物的转化率，故答案为BD．
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