- 合成氨工业的发展——原料及原料气的净化
- 共152题
下列有关生产生活涉及的操作和原理说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、合成氨生产过程中将NH3液化分离，即减小生成物氨气的浓度，可以使化学反应速率减慢，但是能提高N2、H2的转化率，故A错误；
B、铁钉镀锌，将锌与电源正极相连，铁和负极相连，电镀过程需要控制电流强度、溶液pH等条件，故B错误；
C、作原电池负极的金属加速被腐蚀，作原电池正极的金属被保护，海轮外壳绑上锌板，锌、铁和海水构成原电池，锌作负极，铁作正极被保护，该保护方法为牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；
D、电解精炼铜时，阳极是粗铜，金属Zn、Fe等活泼金属先于金属铜失电子，阴极是铜离子的电子的过程，同一时间内，即转移电子一样的情况下，阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小，故D错误．
故选C．
实验室合成氨装置如图：
试回答：
（1）装置甲的作用是：①______，②______，
（2）从丙导出的气体是______，
（3）乙中发生的反应方程式为______，
（4）检验产物的简单化学方法是______．
正确答案
干燥气体
使N2和H2充分混合（或观察气泡以调节氢气、氮气流速）
NH3、N2、H2
N2+2H2
用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近丙的导管口，有白烟生成，说明有NH3生成（或能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色也说明有氨气生成）
解析
解：（1）装置甲的作用有：①浓硫酸具有吸水性，能够干燥气体，②混合气体通过浓硫酸后使N2和H2充分混合，③通过观察气泡，可以调节氢气、氮气流速，
故答案为：干燥气体；使N2和H2充分混合（或观察气泡以调节氢气、氮气流速）；
（2）由于氮气与氢气的反应为可逆反应，所以从丙中导出的气体为NH3、N2、H2的混合气体，
故答案为：NH3、N2、H2；
（3）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+2H2
故答案为：N2+2H2
（4）检验氨气的方法可以为：蘸有浓盐酸的玻璃棒放在导管口，有白烟说明有氨气生成，或能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色也说明有氨气生成，
用蘸有浓HCl的玻璃棒靠近丙的导管口，有白烟生成，说明有NH3生成，
故答案为：用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近丙的导管口，有白烟生成，说明有NH3生成（或能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色也说明有氨气生成）．
在编号为i-v的反应器中发生如下反应：
A．CH4+202=CO2+2H20
B．CH4+H20（g）=CO+3H2
C．2CH4+3H20（g）=CO+CO2+7H2
D．K2C03+C02+H20=2KHC03
E．C0+H20（g）⇌CO2+H2△H＜0
F．2H2+O2=2H20
（1）反应A发牛在编号为______的反应器中，它的作用是______
（2）反应F发生在编号为______的反应器中．
（3）反应D的作用是______
（4）属于制备合成氨原料气的反应有______（填化学方程式编号）．
（5）为什么转化反应要分两步，第一步在400℃时进行，第二步在200℃时进行？______．
正确答案
解析
解：（1）甲烷在装置ⅰ中燃烧放出热量，为反应C提供热量，故答案为：ⅰ；该反应放出的热量使反应C在800℃下进行；
（2）氢气在ⅱ中燃烧为CO与H20（g）反应生成C02和H2，为放热反应，提供能量，故答案为：ⅱ；
（3）利用碳酸氢钾溶液吸收混合气体中的二氧化碳，故答案为：吸收混合气体中的二氧化碳；
（4）BCE三个反应中生成的氢气为合成氨的原料，故答案为：BCE；
（5）E反应是一个放热的反应，从反应限度角度考虑：因该反应是放热反应，故在200℃时有利于提高CO的转化率；从速率角度考虑：400℃时能加快反应E的速率，缩短达到平衡所需要的时间，所以转化反应要分两步，第一步在400℃时进行，第二步在200℃时进行，
故答案为：400℃时能加快反应E的速率，缩短达到平衡所需要的时间；又因该反应是放热反应，故在200℃时有利于提高CO的转化率．
工业生产硝酸铵的流程图如下图．请回答：
（1）已知：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H=-92kJ•mol-1．
①在500℃、2.02×107Pa和铁催化条件下向一密闭容器中充入1molN2和3molH2，充分反应后，放出的热量______（填“＜”“＞”“=”）92.4kJ，理由是______．
②为有效提高氢气的转化率，实际生产中宜采取的措施有______
A．降低温度 B．最适合催化剂活性的适当高温 C．增大压强
D．降低压强 E．循环利用和不断补充氮气 F．及时移出氨
（2）已知铂铑合金网未预热也会发热．写出氨催化氧化的化学方程式：______，
该反应的化学平衡常数表达式K=______，当温度升高时，K值______（增大、减小、无影响）．
（3）在一定温度和压强的密闭容器中，将平均式量为8.5的H2和N2混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气的平均式量为10，请计算此时H2的转化率（写出计算过程）：______．
正确答案
解析
解：（1）①因为可逆反应不可能完全进行到底，放出的热量比完全反应少，则在1atm和298K条件下，1mol氮气和3mol氢气完全反应生成2mol氨气，放出92.4kJ热量，该反应为可逆反应，不可能进行完全，又因为反应温度为500℃，所以放出的热量小于92.4kJ，
故答案为：＜；在1atm和298K条件下，1mol氮气和3mol氢气完全反应生成2mol氨气，放出92.4kJ热量，该反应为可逆反应，不可能进行完全，又因为反应温度为500℃，所以放出的热量小于92.4kJ；
②因增大反应物的浓度，减少生成物的浓度，增大压强，降低温度工业合成氨反应向正反应方向移动，氢气的转化率提高，但在实际生产中不能用低温，因为温度低化学反应速率慢，故答案为：CEF；
（2）因为NH3具有还原性，能被氧气氧化：4NH3+5O2
该反应的平衡常数K=
故答案为：4NH3+5O2
（3）十字交叉法：平均相对分子质量为8.5的H2和N2物质的量比=（28-8.5）：（8.5-2）=3：1，
平衡三部曲：N2 +3H2 =2NH3
起 1 3 0
反 x 3x 2x
末 1-x 3-3x 2x
平衡混合气的平均相对分子质量为10，对应的相对分子质量：
x=0.3
则H2转化率为 
故答案为：30%．
下列有关工业生产的叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、合成氨生产过程中将NH3液化分离，减小氨气的浓度会导致正化学反应速率减慢，化学平衡向右移动，提高N2、H2的转化率，故A正确；
B、MgO比MgCl2熔点高，电解MgO比电解MgCl2的电能多，浪费资源，所以工业上通过电解熔融氯化镁获得金属镁，故B错误；
C、电解精炼铜时，在阳极上是金属锌、铁、镍先失去电子，在阴极上是铜离子得电子生成金属Cu的过程，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小，溶液中铜离子浓度减小，故C正确；
D、电解饱和食盐水时，在阴极上产生的是氢气和氢氧化钠，在阳极上产生的是氯气，采用离子交换膜法，可防止阳极室产生的C12进入阴极室，故D错误；
故选AC．
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