- 人工固氮技术——合成氨
- 共672题
正确答案
解析
解：合成氨工业中，利用氨易液化，分离出N2、H2循环使用，可使平衡向正反应方向移动，则氨气的产率增大，所以沿X路线回去的物质是N2、H2；
故选A．
（2013•成都三模）合成氨工业对国防具有重要意义，如制硝酸、合成纤维以及染料等．
（1）已知某些化学键的键能数据如下表：
合成氨的热化学反应方程式为______．
（2）常温下，向饱和NaCl与饱和氨水的混合溶液中通入过量CO2，有NaHCO3固体析出，该反应的化学方程式为______；所得溶液中离子的电荷守恒式是______；若向饱和NaCl与饱和CO2的混合溶液中通入氨气，则没有NaHCO3固体析出，原因是______．
（3）氨氮废水（含NH3、NaOH和Na2SO4）超标排放会造成水体富营养化．右图通过直接电化学氧化法有效除去某工厂氨气．其中阴离子的流动方向为______（填“向a极”或“向b极”），电解过程中，b极区的pH______（填“增大”或“减小”或“不变”），阳极反应方程式为______．
正确答案
解析
解：（1）△H=反应物总键能-生成物总键能=946KJ/mol+436KJ/mol×3-6×390KJ/mol=-86KJ/mol，
故答案为：-86KJ/mol；
（2）饱和NaCl与饱和氨水的混合溶液中通入过量CO2反应方程式为：NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl；
溶液中阳离子：钠离子、氢离子、铵根离子；阴离子：氯离子、氢氧根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子，依据电荷守恒：c（Na+）+c（H+）=c（HCO3-）+c（OH-）+2×c（CO32-）+c（Cl-）；二氧化碳在水中的溶解度很小，生成的碳酸氢根离子很少，所以没有碳酸氢钠析出；
故答案为：NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl；c（Na+）+c（H+）=c（HCO3-）+c（OH-）+2×c（CO32-）+c（Cl-）；
二氧化碳在水中的溶解度很小，生成的碳酸氢根离子很少，所以没有碳酸氢钠析出；
（3）由电源的连接方式可知，a为电解池的阳极，b为电解池的阴极，电解过程中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，故阴离子移向a；阳极上氨气失去电子被氧化生成氮气电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；b极（阴极）上氢离子放电发生还原反应，所以氢离子浓度减小pH值增大，
故答案为：向a极；增大；2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O．
“低碳”既是时尚，也是环保要求．“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂今后联合生产等都是很好的“低碳”生产方式．下面是几个工厂利用废气、废渣（液）联合生产化肥硫酸铵的工艺：
请回答下列问题：
（1）工艺操作②为：______．
（2）工业合成氨的化学方程式为：______．
（3）副产品的化学式为______．该联合生产工艺中可以循环使用的物质是______．
（4）在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是______
（5）写出生成“产品”的化学方程式：______．
正确答案
过滤
N2+3H2
CaO
CO2
用湿润的红色石蕊试纸放在导气管口，若试纸变蓝，则证明有NH3
CaSO4+CO2+2NH3+H2O═CaCO3↓+（NH4）2SO4
解析
解：（1）该反应原理为：CaSO4+CO2+2NH3+H2O═CaCO3↓+（NH4）2SO4，将沉淀池中的混合物经过滤可得到产品和沉淀，
故答案为：过滤；
（2）工业上用氮气和氢气在高温 高压、催化剂条件下反应生成氨气，反应的化学方程式为：N2+3H2
故答案为：N2+3H2
（3）CaCO3煅烧后可生成CO2和CaO，其中CO2可循环使用，
故答案为：CaO；CO2；
（4）利用湿润的红色石蕊试纸检验NH3，操作方法为：用湿润的红色石蕊试纸放在导气管口，若试纸变蓝，则证明有NH3，
故答案为：用湿润的红色石蕊试纸放在导气管口，若试纸变蓝，则证明有NH3；
（5）“产品”是（NH4）2SO4，反应物是CaSO4悬浊液、CO2、NH3等，产物除（NH4）2SO4外还有CaCO3，反应化学方程式为CaSO4+CO2+2NH3+H2O═CaCO3↓+（NH4）2SO4，
故答案为：CaSO4+CO2+2NH3+H2O═CaCO3↓+（NH4）2SO4．
①在第（1）个设备中先把N2、H2压缩的目的是：______．
②在第（3）个设备中用冷却的方法分离出______，其目的是：______．
正确答案
增大压强，使平衡向生成NH3的方向移动
液氨
使平衡右移，提高N2、H2的平衡转化率
解析
解：①第（1）个设备中先把N2和H2压缩，可使压强增大，有利于使平衡向生成氨气的方向移动，
故答案为：增大压强，使平衡向生成NH3的方向移动；
②在第（3）个设备中用冷却方法分离出液氨，生成物浓度降低，可使平衡向正向移动，提高转化率，
故答案为：液氨；使平衡右移，提高N2、H2的平衡转化率．
氨气既是一种工业产品，也是一种重要的工业原料．在工业生产中具有广泛的用途．
（1）工业合成氨是在______（填工业设备名称）中完成的，某合成氨工厂一天中通入的N2为20t，通入的H2为3t，那么这一天生产的NH3可能为______t．
a.23 b.24.3 c.17 d.6
（2）合成氨的原料气氮气来自大气，工业上从空气中分离出氮气的方法有物理方法和化学方法．物理方法是______，化学方法是______．
（3）合成氨的原料气氢气主要来自煤的气化，气化过程中除得到氢气外，还得到另外一种燃料气，这种燃料期的化学式为______．
（4）我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，发明了“侯氏制碱法”．该法制碱是向饱和食盐水通入NH3和CO2，在实际工业生产中，这两种气体的通入顺序是______，对应的化学方程式为______．“侯氏制碱法”的副产品可作农业生产的化肥，该副产品是______（填化学式）．
正确答案
解：（1）工业合成氨是合成塔在其中完成氢气和氮气的反应；工业合成氨是可逆反应，
N2 +3H2 
28 6
20t 3t
因为：
故答案为：合成塔；d；
（2）氮气和氧气的沸点不同，可采用先液化再蒸发的方法将两者分离；氮气不活泼而氧气活泼，可以采用化学方法将氧气耗尽，余下的即为氧气，
故答案为：先液化再蒸发；使炭在空气中燃烧，耗尽氧气，剩余的气体通入过量的氢氧化钠溶液中，得到氮气；
（3）煤的气化反应的方程式为：C+H2O
（4）二氧化碳在水溶液中溶解度小，先通氨气，使溶液呈碱性，有利于二氧化碳的溶解，“侯氏制碱法”的副产品氯化铵可作农业生产的化肥，
故答案为：先通氨气后通二氧化碳；NH3+CO2+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3；NH4Cl．
解析
解：（1）工业合成氨是合成塔在其中完成氢气和氮气的反应；工业合成氨是可逆反应，
N2 +3H2
28 6
20t 3t
因为：
故答案为：合成塔；d；
（2）氮气和氧气的沸点不同，可采用先液化再蒸发的方法将两者分离；氮气不活泼而氧气活泼，可以采用化学方法将氧气耗尽，余下的即为氧气，
故答案为：先液化再蒸发；使炭在空气中燃烧，耗尽氧气，剩余的气体通入过量的氢氧化钠溶液中，得到氮气；
（3）煤的气化反应的方程式为：C+H2O
（4）二氧化碳在水溶液中溶解度小，先通氨气，使溶液呈碱性，有利于二氧化碳的溶解，“侯氏制碱法”的副产品氯化铵可作农业生产的化肥，
故答案为：先通氨气后通二氧化碳；NH3+CO2+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3；NH4Cl．
（2015秋•烟台期末）下列关于工业合成氨的叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、合成氨反应为放热反应，温度较高不利于提高原料利用率，故A错误；
B、催化剂和高压能加快反应速率，增大压强平衡正移，催化剂对平衡无响应，故B错误；
C、减少生成物的浓度平衡正向移动，所以将NH3液化分离，可提高N2、H2的转化率，故C正确；
D、增加一种反应物的浓度提高另一种物质的转化率，而本身转化率降低，所以合成氨工业中为了提高氢气的利用率，可增加氮气的浓度，故D错误；
故选C．
下列说法错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、工业上在选择合成氨的条件时，要考虑反应速率和化学平衡的移动两个方面的因素，不仅要寻找以较高的反应速率获得适当平衡转化率的反应条件，还要考虑原料的价格，氮气、氢气的循环使用，反应热的综合利用等问题，故A正确；
B、根据化学反应能否自发进行的判据当△H和△S均为正值，在高温下可能△H-T△H＜0，反应能自发进行，故B正确；
C、平衡常数只受温度的影响，随着温度的改变而改变，与浓度的改变无关，故C错误；
D、衡常数表达式与化学方程式的书写有关，方程式系数不一样，平衡的常数表达式不一样，故D正确．
故选C．
工业合成氨的反应为：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3 （g）；△H＜0，该反应应采取的适宜条件是（ ）
正确答案
解析
解：A、低温条件下，化学反应速率较慢，催化剂的催化活性受到影响，故A错误；
B、在高压条件下，对于设备的耐高压承受能力提出了较高的要求，故B错误；
C、低温条件下，化学反应速率较慢，常压条件下不利于反应的正向进行，故C错误；
D、适宜的温度和压强下，可以提高反应物的转化率，使得催化剂的催化活性较高，让化学反应有利于正向进行，同时加入催化剂可以加快反应速率，故D正确．
故选D．
工业上合成NH3使用铁触媒作催化剂，采用500℃左右、20MPa～50MPa为生产条件的原因有 __（填标号）．
正确答案
解析
解：A、化学反应速率与温度有关，500℃左右，化学反应速率不是最大的，故A不选；
B、采用500℃左右的高温，是因为此温度下，催化剂活性最高，故B选；
C、采用高温，平衡左移，实际上是抑制了氨的合成，反应物转化率不是最大，故C不选；
D、采用500℃左右，反应速率较高，催化剂活性最高；20MPa～50MPa，有利于氨的生产，压强不是太高，成本不是太高，综合经济效益较好，故D选；
故选CD．
N2+3H2
正确答案
解析
解：A．反应物的浓度增大，反应速率增大，故A正确；
B．升高温度能增大反应速率，则降低温度减小反应速率，故B错误；
C．加入催化剂能增大反应速率，故C错误；
D．该反应为可逆反应，反应物的转化率不可能达到100%，故D错误．
故选A．
扫码查看完整答案与解析