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  [组图]合成氨典型试题集锦           ★★★ 【字体:
合成氨典型试题集锦
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:946    更新时间:2014-3-28    

  1、工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:

  

  完成下列问题:

  Ⅰ.合成氨

  (1)写出装置①中发生反应的化学方程式:___________。

  (2)已知在一定的温度下进入装置①的氮、氢混合气体与从合成塔出来的混合气体压强之比为5:4,则氮的转化率为__________。

  Ⅱ.氨的接触氧化原理

  (3)在900℃装置②中反应有:

  4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g);△H=-905.5kJ•mol-1 K1=1×1053 (900℃)

  4NH3(g)+4O2(g)⇌4N2O(g)+6H2O(g);△H=-1103kJ•mol-1 K2=1×1061 (900℃)

  4NH3(g)+3O2(g)⇌2N2(g)+6H2O(g);△H=-1267kJ•mol-1 K3=1×1067 (900℃)

  除了上列反应外,氨和一氧化氮相互作用:

  4NH3(g)+6NO(g)⇌5N2(g)+6H2O(g);△H=-1804kJ•mol-1,还可能发生氨、一氧化氮的分解。

  完成热化学方程式:2NO(g)⇌N2(g)+O2(g);△H=__________。

  (4)铂-铑合金催化剂的催化机理为离解和结合两过程,如图所示:

  

  由于铂对NO和水分子的吸附力较小,有利于氮与氧原子结合,使得NO和水分子在铂表面脱附,进入气相中.若没有使用铂-铑合金催化剂,氨氧化结果将主要生成__________。说明催化剂对反应有__________。

  (5)温度对一氧化氮产率的影响

  

  当温度大于900℃时,NO的产率下降的原因_________(选填序号)

  A.促进了一氧化氮的分解  B.促进了氨的分解

  C.使氨和一氧化氮的反应平衡移动,生成更多N2

  (6)硝酸工业的尾气常用Na2CO3溶液处理,尾气的NO、NO2可全部被吸收,写出用Na2CO3溶液吸收的反应方程式__________。

  答案:(1)N2+3H2 2NH3;  (2)40%;

  (3)-180.75 kJ•mol-1;  (4)氮气和水蒸气;选择性;

  (5)A、B; (6)NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2 、2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2

  2、工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:

  

  (1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO+H2O(g) 快乐化学网CO2+H2

  ①t℃时,往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=_____(填计算结果)。

  ②保持温度不变,向上述平衡体系中再加入0.1molCO,当反应重新建立平衡时,水蒸气的转化率α(H2O)=________。

  (2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)快乐化学网2NH3(g);△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中

T/K

T1

573

T2

K

1.00×107

2.45×105

1.88×103

  T1____573K(填“>”、“<”或“=”)。

  

  (3)NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应:

  4NH3(g)+5O2(g) 快乐化学网4NO(g)+6H2O(g) △H=-905kJ·mol-1

  不同温度下NO产率如图所示。温度高于900℃时,NO产率下降的原因____________。

  (4)吸收塔中发生反应的化学方程式为:_____________。

  (5)上述工业流程中,采用了循环操作工艺的是_______(填序号)

  (6)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,如果不经处理直接排放将污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:

  CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g); △H=-574kJ·mol-1

  CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g); △H=-1160kJ·mol-1

  则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:________________。

  答案:

  (1)① 1; ② 50%; (2)<

  (3)温度高于900℃时,平衡向左移动。

  (4)2NO+O2=2NO2,3NO2+H2O=2HNO3+NO

  (5)⑤ (6)CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) △H=-867kJ/mol。

  3、氨在国民经济中占有重要地位。

  (1)合成氨工业中,合成塔中每产生2 mol NH3,放出92.2 kJ热量。

  ① 工业合成氨的热化学方程式是 。

  ② 若起始时向容器内放入2 mol N2和6 mol H2,达平衡后放出的热量为Q,则

  Q(填“>”、“<”或“=”)_______184.4 kJ。

  ③ 已知:

  1 mol N-H键断裂吸收的能量约等于_______kJ。

T / ℃

165

175

185

195

K

111.9

74.1

50.6

34.8

  (2)工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2],反应的化学方程式为:2NH3 (g)+ CO2 (g)⇌CO(NH2)2 (l) + H2O (l),该反应的平衡常数和温度关系如下:

  ①焓变ΔH(填“>”、“<”或“=”) 0

  ②在一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比) ,下图是氨碳比(x)与CO2平衡转化率(α)的关系。α随着x增大而增大的原因是 。

  ③ 上图中的B点处,NH3的平衡转化率为_______。

  (3)氮气是制备含氮化合物的一种重要物质,而氮的化合物用途广泛。

  下面是利用氮气制备含氮化合物的一种途径:

  ①过程Ⅱ的化学方程式是

  ②运输时,严禁NH3与卤素(如Cl2)混装运输。若二者接触时剧烈反应产生白烟,并且0.4 mol NH3参加反应时有0.3 mol 电子转移。写出反应的化学方程式

  ③氨是一种潜在的清洁能源,可用作碱性燃料电池的燃料。

  已知:4NH3(g) + 3O2(g) == 2N2(g) + 6H2O(g) ΔH = ―1316 kJ/mol,则该燃料电池的负极反应式是

  答案:(1)① N2(g)+3H2(g) =2NH3(g) ΔH= –92.2 kJ/mol(2分)

  ② < (1分)

  ③391(2分)

  (2)① < (2分)

  ②nNH3增大,平衡正向移动,则增大CO2的转化率 (2分)

  ③32%(2分)

  (3)① N2 + 3H2⇌2NH3 (N2 + O2 放电 2NO)(2分)

  ② 8NH3 + 3Cl2 == 6NH4Cl + N2 (2分)

  ③ 2NH3―6e- + 6OH- == N2↑+ 6H2O(2分)


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