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最全2014年全国化学竞赛---76合成氨、硝酸工业


中学化学竞赛试题资源库——合成氨、硝酸工业
A组
1.工业上用氢气合成氨,氢气的主要来源是 A 水和燃料 B 电解水 C 锌与稀硫酸反应 D 液化空气 2.工业上合成氨,为了兼顾反应速率、化学平衡和设备条件等因素,我国目前一般 采用的压强和温度 A 常温常压 B 1000℃, 1MPa C 100℃, 0.1MPa D 500℃, 20~50MPa 3.工业上

合成氨时一般采用 500℃左右的温度,其原因是 ① 适当提高 NH3 的合成速率 ② 适当提高 H2 或 NH3 的转化率 ③ 提高 NH3 的产率 ④ 催化剂在 500℃左右活性最大 A ① B ①④ C ②③ D ①②③④ 4.合成氨工业常用的 N2 和 H2 在进入合成塔前,必须除去所含各种杂质,是为了 A 提高 N2、H2 浓度 B 减少副反应 C 防止催化剂中毒 D 有利于平衡向右移动 5.从 N2+3H2 2NH3(正反应放热)的反应看,为了提高氨的平衡浓度,可选用 的条件有 A 升温、加压 B 降温、加压 C 升温、降压 D 降温、降压 6.合成氨时使用催化剂的作用是 A 提高 N2、H2 的浓度 B 提高 NH3 平衡浓度 C 缩短达到化学平衡的时间 D 提高合成氨的单位时间产量 7.下面是合成氨的简要流程示意图:

沿 X 路线回去的物质是 A N 2 和 H2 B 催化剂 C N2 D H2 8.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A 可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气 B 加压有利于氨的合成 C 加催化剂有利于氨的氧化 D 500℃左右比室温更有利于合成氨的反应 9.对于合成氨的反应来说,使用催化剂和施以高压,下列叙述中正确的是 A 都能提高反应速率,都对化学平衡状态无影响 B 都对化学平衡状态有影响,都不影响达到平衡状态所用的时间 C 都能缩短达到平衡状态所用的时间,只有压强对化学平衡状态有影响 D 催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间,而压强无此作用 10.下列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,其中 NH3 只占 15%,所以生产氨的工厂的效率很低 B 由于氨易液化,N2、H2 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 合成氨厂采用的压强是 20~50MPa,因为该压强下铁触媒的活性最大 11.用焦炭、水、空气为原料制氨的化学方程式如下:

参加反应的焦炭与氨气的物质的量之比是 A 3︰4 B 3︰2 C 2︰3 D 1︰2 12.NO2 溶于水制硝酸的反应为 3NO2(g)+H2O(l) 2HNO3+NO(g)(正 反应放热),为了提高硝酸的产率,硝酸厂实际生产中均采用的措施是 A 升温 B 加压 C 通入过量 O2 D 降温 13.将一定量的氨完全氧化而转化为 HNO3,且使之全部溶解在反应生成的水中,则 此硝酸溶液中溶质的质量分数为 A 75.8% B 76.8% C 77.8% D 78.8% 14.将一定量的 NH3 完全氧化成硝酸并全部溶解在反应生成的水中,所得这种硝酸的 质量百分比浓度为 。(精确到 0.1%)。 15. 某化肥厂用 NH3 制硝酸, 再进一步制 NH4NO3。 已知由 NH3 制 HNO3 时产率为 88%, 由 NH3 与 HNO3 反应制 NH4NO3 时产率为 98%,用 100t NH3 制硝酸铵时,用于制 HNO3 的氨为 t,可制出 NH4NO3 t。 16.在合成塔反应中,入口气体体积比为 N2︰H2︰NH3=6︰18︰1,出口气体体积比 为 N2︰H2︰NH3=9︰27︰8。则 H2 的转化率为 。 17.已知 N2+3H2 2NH3(正反应放热),请回答: (1) 从影响速率的因素分析, 要有利于 NH3 生成, 理论上应采取的措施是_________, 从影响平衡的因素分析,要有利于 NH3 生成,理论上应采取的措施是___________,而实 际生产中采取的措施是 。 (2)在实际生产的合成氨过程中,要分离出氨气,目的是 。 18.利用天然气合成氨的工艺流程示意如下:

依据上述流程,完成下列填空: (1)天然气脱硫时的化学方程式是 (2)n mol CH4 经一次转化后产生 CO 0.9n mol、产生 H2

mol(用含 n 的代数

式表示) (3)K2CO3(aq)和 CO2 反应在加压下进行,加压的理论依据是 (多选扣分) (a)相似相溶原理 (b)勒沙特列原理 (c)酸碱中和原理 (4)由 KHCO3 分解得到的 CO2 可以用于 (写出 CO2 的一种重要用途) 。 (5)整个流程有三处循环,一是 Fe(OH)3 循环,二是 K2CO3(aq)循环,请在上述流 程图中标出第三处循环(循环方向、循环物质) 。 19.某工厂以天然气、水蒸 气和空气为原料加能源合成氨 的流程如下: 上述流程中外热式一级烃 转化器: 系指以 CH4 为燃料在烃 气转化器外面加热使之维持 800℃高温的工业装置。内热式 二级烃气转化器:系指以 H2 在 装置内燃烧为能量维护一级烃 气转化器所生成的 CO 与 H2O (气)反应生成 CO2 和 H2 所需 1000℃高温的装置。 在编号为 i~v 的反应器中发生如下反应: A CH4+2O2=CO2+2H2O B CH4+H2O(g)=CO+3H2 C 2CH4+3H2O(g)=CO+CO2+7H2 D K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3 E CO+H2O(g) CO2+H2+热 F 2H2+O2=2H2O (1)填写下列空白: 甲:反应 A 发生在编号为 的反应器中,它的作用是 。 乙:反应 F 发生在编号为 的反应器中,它的作用是 。 丙:属于制备合成氨原料气的反应有 (填编号) ,反应 D 的作用是 。 (2)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? 20. 今有某学生设计的用氨催化氧化法制取少量 HNO3 溶液的实验装置, 如下图所示。

请回答下列问题: (1)实验室制备 NH3,下列方法中适宜选用的是_______(填序号) ①固态氯化铵与熟石灰混合加热 ②固态氯化铵加热分解 ③生石灰中滴加浓氨水 ④氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热

(2)装置 B 中发生反应的化学方程式为__________________________; 在实验过程中,加热 Pt 丝红热后,移去酒精灯,发现 Pt 丝还继续保持红热,由此可 判断该反应是________________。 (3)装置 C 的作用是____________________;装置 C 中的现象是_______________; 为确保 D 中尽可能多生成 HNO3,所通入 O2 和 NH3 的体积比应大于__________。 (4)氨在高温下催化氧化时还常有副反应发生:4NH3+3O2 2N2+6H2O。若忽略 装置中残留的气体体积,测得 D 中有 1.0mol/L 的 HNO3 溶液 150mL,气球中收集的混 合气体体积为 1400mL(标准状况),其中 NO2、O2 与 N2 的体积比为 2:2:1,则氧化成 NO 的氨占被氧化的氨的体积分数为__________________。 21. 合成氨工业对化学的国防工业具有重要意义。 Ⅰ. 写出氨的两种重要用途 。 Ⅱ.实验室制备氨气,下列方法中适宜选用的是 。 ①固态氯化铵加热分解 ②固体氢氧化钠中滴加浓氨水 ③氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热 ④固态氯化铵与氢氧化钙混合加热 III.为了在实验室利用工业原料制备少量氨气,有人设计了如下装置(图中夹持装置 均已略去) 。

[实验操作] ① 检查实验装置的气密性后,关闭弹簧夹 a、b、c、d、e。在 A 中加入锌粒,向长颈 漏斗注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹 c、d、e,则 A 中有氢气发生。在 F 出口处收集氢气 并检验其纯度。 ② 关闭弹簧夹 c,取下截去底部的细口瓶 C,打开弹簧夹 a,将氢气经导管 B 验纯后 点燃,然后立即罩上无底细口瓶 C,塞紧瓶塞,如图所示。氢气继续在瓶内燃烧,几分钟 后火焰熄灭。 ③ 用酒精灯加热反应管 E,继续通氢气,待无底细口瓶 C 内水位下降到液面保持不 变时,打开弹簧夹 b,无底细口瓶 C 内气体经 D 进入反应管 E,片刻后 F 中的溶液变红。 回答下列问题: (1)检验氢气纯度的目的是 。 (2)C 瓶内水位下降到液面保持不变时,A 装置内发生的现象是 , 防止了实验装置中压强过大。此时再打开弹簧夹 b 的原因是 ,C 瓶内 气体的成份是 。 (3)在步骤③中,先加热铁触媒的原因是 。反应管 E 中发生反应的化 学方程式是 。 22.某合成氨厂,日生产能力为 30 吨,现以 NH3 为原料生产 NH4NO3,若硝酸车间

的原料转化率为 92%,氨被吸收为 NH4NO3 的吸收率为 98%,则硝酸车间日生产能力应 为多少吨才合理? 23.氨氧化法可制得 50%的 HNO3,加脱水剂可进一步制得 90%的 HNO3。某工厂同 时生产 50%的 HNO3 与 90%的 HNO3, 两种产品的质量比为 m1/m2=x 其中 m1 为 50% HNO3 ( 的质量,m2 为 90%HNO3 的质量) 。若以 17t 液氨为原料生产: (1) 导出理论上所需水量 y L) ( 与质量 x 的数学表达式 (假定 NH3 的转化率为 100%) 。 (2) 根据导出的数学关系式求出只生产 50% HNO3 的所需的水量与只生产 90% HNO3 的所需的水量。 (3)质量比为多少时,进出的水量保持平衡?此时两种产品的总质量为多少? 24.合成氨工业用氢和氮在催化剂作用下直接合成,下表表示在一定温度和压强作用 下达到动态平衡时氨的含量。达到平衡时混合气中氨的含量(体积百分比) (氮气和氢气 的体积比是 1︰3)

右图是一透热性能很好的坚固容器,活塞 C 可左右移动。其总体积为 44.8L,现将 400℃、300 大气压的氢气 33.6L 和 400℃、300 大气压的氮气 11.2 L 充入容器中,当两者 反应达到动态平衡时,若保持混合气体的压强仍为 400℃和 300 大气压,求: (1)容器是向外界放热,还是吸热? (2)试计算充入容器中氮气质量是多少克? (3)活塞 C 要向左倒移动的距离与容器全长之比是多大? 25.合成氨原料可以由天然气制取其主要反应为:CH4(g)+H2O(g)→CO(g) +3H2(g) (1)1m3(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(s)+O2(s)→2CO(g)+4H2(s) 。 3 设 CH4 同时和 H2O(g)及 O2(g)反应,1m (标准状况)CH4 按上述两式完全反应, 产物气体的体积(标准状况)为 。 (3)CH4 和 H2O(g)及富氧空气(O2 含量较高,不同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 体积/L CO 25 H2 60 N2 15 O2 2.5

计算该富氧空气中 O2 和 N2 的体积比 V(O2)/V(N2)。 (4)若 CH4 和 H2O(g)及富氧空气混合反应的产物中,V(H2)/V(N2)=3︰1(合成 氨反应的最佳比) 。 则反应中的 H2O(g)和富氧空气的体积比为何值? 26.工业中通过如下系列反应以天然气为原料生产氨气; CH4+H2O→CO+3H2 (a)

2CH4+O2→2CO+4H2 (b) CO+H2O→CO+H2 (c) N2+3H2→2NH3 (d) 假定(i)只发生上述化学反应, 以及对二氧化碳的化学吸收, (ii)天然气只含有甲烷, (iii)空气含有 0.80 摩尔分数的氮气和 0.20 摩尔分数的氧气, (iv)甲烷在过程(a)和 (b) 中的转化率是利用调节通入反应(b)中的氧气量来控制的,即通入适量的空气使氮气和 氢气的摩尔比刚好保持在 1︰3;同时还考虑反应的总效率,即 S.T.P.时 1200 m3 的天 然气要生成 1.00 t 氨气。试求: (1)根据以上假定,若天然气的转化率为 100%,则每摩尔天然气可生成多少摩尔氨 气? (2)在(1)中得出的实际产量是最大产量的百分之几? 27.硝酸工业生产中的尾气可用纯碱溶液吸收,有关的化学反应为: 2NO2+Na2CO3→NaNO3+NaNO3+CO2↑ ① NO+NO2+Na2CO3→2NaNO2+CO2↑ ② (1)根据反应①,每产生 22.4L(标准状况下)CO2,吸收液质量将增加 g。 (2)配制 1000g 质量分数为 21.2%的纯碱吸收液,需 Na2CO3· 2O 多少克? 10H (3)现有 1000g 质量分数为 21.2%的纯碱吸收液,吸收硝酸工业尾气,每产生 22.4L (标准状况)CO2 时,吸收液质量就增加 44g。 ①计算吸收液中 NaNO2 和 NaNO3 物质的量之比。 ②1000g 质量分数为 21.2%的纯碱在 20℃经充分吸收硝酸工业尾气后,蒸发掉 688g 水,冷却到 0℃,最多可析出 NaNO2 多少克?(0℃时,NaNO2 的溶解度为 71.2g/100g 水) 28.在硝酸生产过程中所排放出来的废气中含有 NO 和 NO2,它们污染环境。 (1)现用氨催化还原法将它们转化为无毒气体(填名称) 直接排入空气中, 写出有关反应的化学方程式 。假设 NO 和 NO2 物质的 量之比恰好为 1︰1,则两者的混合物相当于一种酸酐。 (2)写出由烧碱溶液吸收这种酸酐的化学方程式。 (3)若用碱液吸收法处理尾气。将含有 NO、NO2 的废气通入 NaOH 溶液中, NO、 NO2 转化为 NaNO3、NaNO2 而被吸收,消除了污染。 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NO+NO2+2NaOH=2NaNO2 十 H2O ①下列气体中不可能完全被过量 NaOH 溶液吸收的是 A 1mol O2 与 4mol NO2 B 1mol NO 与 4mol NO2 C 1mol O2 与 4mol NO D 1mol NO 与 4mol NO2 ②若 YNO2︰VNO=x,则 x 在什么取值范围内,NO、NO2 混和气体可能被过量 NaOH 溶液完全吸收。答:

B组
29.采用循环操作可以提高原料的利用率,下列工业生产中,没有采用循环操作的是 A 硫酸工业 B 合成氨工业 C 硝酸工业 D 氯碱工业 30.在 NH3、HNO3、H2SO4 的工业生产中,具有的共同点是 A 使用吸收塔设备 B 使用尾气吸收装置

C 使用 H2 作原料 D 使用催化剂 31.参考右图中温度、压强对平衡氨的百分含量的关系,试 评判当前合成氨的最有前途的研究发展方向是 A 研制耐强高压的合成塔 B 采用超大规模生产以提高经济效益 C 提高分离技术 D 研制低温催化剂 32.下列有关化工生产的设备、原料和反应条件等项均正确的是 A 合成氨:合成塔、空气、水和焦炭、铁触媒、500℃、3×107Pa B 氨氧化法制硝酸:沸腾炉、氨气、铂铑合金、800℃ C 接触法制硫酸:氧化炉、硫铁矿、V2O5、400℃~500℃ D 炼钢:转炉、白口铁、生石灰、1600℃ 33.下列关于化工生产原理的几种叙述中,均不符合目前工业生产实际情况的是 A 在催化剂作用下氨被空气氧化,将两次氧化的产物被水吸收制成硝酸 B 氯气和氢气混和在光照条件下生成氯化氢,用水吸收成盐酸 C 二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫,再在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸 D 用硝酸镁作吸水剂,将稀硝酸浓缩蒸馏得 96%以上的浓硝酸 34.氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工厂产品之一。目前,世 界上采用的合成氨技术是德国人哈伯在 1905 年发明的.他因此获得了 1918 年度诺贝尔化学奖、哈伯法合成氨需要在 20~50MPa 的高压和 500℃的高温下,并用铁催化剂,且氨转化率仅 10%~15%.然而,2001 年有两位希腊化学家在美国《科学》杂志上发表文章,在常压下把氢气 和用氦稀释的氮气分别通入一个加热到 570℃的电解池(如图) ,氢气和氮气在电极上合成 了氨,而且转化率可高达 78%! (图中涂黑处表示新法合成氨中所用的电解质,它能传导 + H ) 。下列说法不正确的是 A 新法合成氨的电解地中可以用水溶液作电解质 B 新法合成氨的电解池中不能用水溶液作电解质 C 新法合成氨的阳极反应为:3H2-6e=6H+ D 新法合成氨的电解反应为:N2+3H2 2NH3 35.氨是产量最大的化工产品,旧法亦称哈伯法,是在 20~50MPa,500℃,铁做催 化剂下合成的;希腊化学家发明了一种新法,在常压下,把氢气和用氦气稀释的氮气分别 通入一个加热到 570℃的电解池,利用能通过氢离子的多孔陶瓷固体作电解质,氢气和氮 气在电极上合成了氨,转化率达到 78%,有关新法合成氨的说法不正确的是 A 新法与旧法相比不需要高温 B 新法与旧法相比氮气的转化率高 + C 新法阴极的电极反应为:N2+6H +6e=2NH3 + D 电解时 H 从阳极向阴极移动 36.1998 年两位希腊化学家在《科学》杂志上发表论文,称他 们在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气分别通入一个加热到 570℃ 的电解池(右图)中,氢和氮在电极上合成了氨,且转化率达到了

78%。用来合成氨的电解质在电解池里起传导 H 离子的作用右(右图) ,它是一种固体复 合氧化物(缩写为 SCY) ,具有钙钛矿晶体构型(最小重复单元见右下图) ,电解池的两个 电极则是吸附在 SCY 内外表面上的金属钯多晶薄膜。 (1)写出上述电解池阴、阳两极发生的反应和电解池的总 反应方程式。 阳极 ; 阴极 ; 总反应方程式 。 (2)钙钛矿晶体中,每个钛原子周围与它最接近且等距离 的钛原子共有 个,氧、钙、钛(Ti)的原子个数比是 。 37.氨氧化制硝酸的反应为: 4NH3+5O2 ?Pt ,? ? 4NO+6H2O (a) 2NO+O2→2NO2 (b) ? ? (空气中) (空气中) 3NO2+H2O→2HNO3+NO (c) 试设计制备 HNO3 的实验装置图。并指明反应(a) (c)在何装置中发生。所用的 (b) 试剂和药品除空气外还有氨水、Cr2O3、铂丝和水。所用仪器是中学化学实验室常用的。 38.合成氨工业中,原料气(N2,H2 及少量 CO,NH3 的混合气)在进入合成塔前常 用[Cu(NH3)2]Ac 溶液来吸收原料气中的 CO,其反应为: [Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3 [Cu(NH3)3]Ac·CO+Q (1)命名:[Cu(NH3)2]Ac (2)必须除去原料气中的 CO 的原因是 ; (3)[Cu(NH3)2]Ac 吸收 CO 的生产适宜条件应是 ; (4) 吸收 CO 的[Cu(NH3)2]Ac 溶液经适当处理后又可再生, 恢复其 CO 的吸收能力以 供循环使用,[Cu(NH3)2]Ac 再生的适宜条件是 。 39.HNO3 是极其重要的化工原料。工业上制备 HNO3 采用 NH3 催化氧化法,将中间 产生的 NO2 在密闭容器中多次循环用水吸收制备的。 (1)工业上用水吸收二氧化氮生产硝酸,生成的气体经过多次氧化、吸收的循环操 作使其充分转化为硝酸(假定上述过程中无其它损失) 。 ① 试写出上述反应的化学方程式。 ② 设循环操作的次数为 n,试写出 NO2→HNO3 转化率与循环操作的次数 n 之间关系 的数学表达式。 ③ 计算一定量的二氧化氮气体要经过多少次循环操作,才能使 95%的二氧化氮转变 为硝酸? (2)上述方法制备的 HNO3 为稀 HNO3,将它用水稀释或蒸馏、浓缩可制得不同浓度 的 HNO3。实验证明:不同浓度的 HNO3 与同一金属反 应可生成不同的还原产物。 例如, 镁与硝酸反应实验中, 60% NO2 测得其气相产物有 H2 、N2 、NO、NO2 ,液相产物有 N2 40% Mg(NO3)2,NH4NO3 和 H2O。生成这些产物的 HNO3 浓 NO H2 20% + 度范围为: 2: H C<6.6mol/L; 2 和 NH4 : N C<10mol/L; NO:0.1mol/L<C<10mol/L;NO2:C>0.1mol/L。各气 0 2 4 6 8 10 mol/L



相产物成分及含量随 HNO3 浓度变化曲线如右图所示。 ④ 写出 Mg 与 11mol/L 的 HNO3 反应的方程式; ⑤ 960 mg Mg 与 1L 4mol/L 的 HNO3 恰好完全反应,收集到 224 mL 气体(S.T.P)气 体,试通过计算写出反应方程式。 C组 40.通过 Haber 反应用 N2 和 H2 制取氨时,总压为 200atm。试解释为什么需要如此大 的压力? 41.如果通过 Haber 反应制取氨,设计反应条件。 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-22kca1 42.在氮的化合物的生产中,其中有以下的工艺过程,请你解释: (1)合成氨反应未达平衡,但又接近平衡时,从氨合成塔中放出的气体具有怎样的 反应速度? (2)循环气的一部分未返回氨合成塔中,而不断地由一个循环周期中放出? - (3)在生产 NO 的接触器中,当接触时间为 10 4S 时,达到 NH3 转化为 NO 的最大 限度。当接触时间变化时,会发生怎样的不良过程?为什么气流的实际速度要保持稍大于 对应于最大转化率的速度? 43.在氮的化合物的生产中,其中有以下的工艺过程,请你解释: (1)合成氨反应未达平衡,但又接近平衡时,从氨合成塔中放出的气体具有怎样的 反应速度? (2)循环气的一部分未返回氨合成塔中,而不断地由一个循环周期中放出? - (3)在生产 NO 的接触器中,当接触时间为 10 4S 时,达到 NH3 转化为 NO 的最大 限度。当接触时间变化时,会发生怎样的不良过程?为什么气流的实际速度要保持稍大于 对应于最大转化率的速度? 44.化学工业特别注重化学工艺的探索,电解法是科学家不懈探索的课题。下面列举 两例: H2 N2 NH 3 H2 (1)上采用的合成氨技术是德国人哈伯在 1905 年发明的。他 因此获得了 1918 年度诺贝尔化学奖。 哈伯法合成氨需要 20~50MPa 的高压和 500℃的高温下, 并用铁催化剂, 且氨转化率仅 10%~15%。 然而,2001 年有两位希腊化学家在美国《科学》杂志上发表文章, + 在常压下把氢气和用氦稀释的氮气分别通入一个加热到 570℃的电 解池(如图) ,氢气和氮气在电极上合成了氨,而且转化率可高达 78%!试问: ①新法合成氨的电解池中_______(填“能” “不能” 、 )用水溶液作电解质,原因是 _____________________________; + ②新法合成氨中所用的电解质(图中涂黑处)能传导 H ,则阳极反应为__________ _________,阴极反应为___________________,总反应式为_______________________。 (2) 葡萄糖酸钠是一种重要的物质, 工业上通常用 NaClO 氧化法或空气氧化法制备。 据 2002 年的《化学世界》杂志报道:最近,我国化学家摸索出在碱性介质中电解葡萄糖 法制备葡萄糖酸钠,其过程是:将葡萄糖水溶液(可表示为 C6H12O6 H2O)进行电解,并 同时滴加 NaOH 溶液。电解过程中需维持较稳定的 pH 值。试问:

③在电解过程中,电解质溶液的 pH 值降低,其原因是______________________。 ④制备葡萄糖酸钠的电解方程式为_______________________________________。

参考答案(76)
1 A 2 D 3 B 4 C 5 B 6 C、D 7 A 8 A 9 C 10 B 11 A 12 C 13 C 14 77.8% 15 53.2t;215.8t 16 25% 17 (1)高温、高压、催化剂 低温、高压 适当温度、高压、催化剂 (2)减少生成物浓度,使平衡向生成氨方向移动 18 (1)3H2S+2Fe(OH)3→Fe2S3+6H2O (2)27n (3)b (4)生产纯碱(或作制冷剂等) (5) 19 (1)甲:i 该反应放出的热量使得反应 C 在 800℃下进行 乙:ii 它放出的热量使 反应 F 在 1000℃下进行 丙:B、C、E 除去氢气中的 CO2 (2) 400℃时能加快反应 E CO+H2O(g) CO2+H2+热 的速度, 缩短平衡到达所 需要的时间。因该反应是放热反应,故在 200℃时有利于提高 CO 的转化率。 20 (1)①③ (2)4NH3+5O2 4NO+6H2O 放热反应 (3)吸收混合气体中的 NH3 有气泡从浓 H2SO4 中冒出,且集气瓶内浓 H2SO4 上部 空间呈红棕色 2︰1 (4)87.5%或 7/8(4 分) 21 (1)排除空气,保证安全 (2)锌粒与酸脱离 尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率 N2 H2 (3)铁触媒在较高温度时活性增大,加快氨合成的反应速率 N2+3H2 22 23 24 25 26 27 2NH3

52.76 t (1)y=(225x-99)/(5x+9) (2)45t (3)81t (1)放热 (2)1.7kg (3)0.24 (1)133.9 (2)3m3<V<4m3 (3)2︰3 (4)1-7a/3 (1)2.29 mol NH3/mol CH4 (2)48% (1)48

(2)m(Na2CO3· 2O) = 572g 10H (3)①2NO2+Na2CO3→NaNO2+NaNO3+CO2↑△m=48g NO+NO2+Na2CO3→2NaNO2+CO2↑△m=32g 设由 NO2 与纯碱反应产生的 CO2 为 amol 由 NO 和 NO2 与纯碱反应产生的 CO2 为 bmol

?a ? b ? 1 ? ?48 a ? 32b ? 44

?a ? 0.75 mol ? ?b ? 0.25 mol

28

29 30 31 32 33 34 35 36

n(NaNO2)︰n(NaNO3) = 5︰3 ②设生成的 n(NaNO2)为 5x mol,n(NaNO3)为 3x mol + 据 Na 守恒:5x+3x=8x=0.5 m(NaNO2)=172.5g,m(H2O)余=1000× 78.8%-688=100g 析出:m(NaNO2)(最大)=172.5-71.2=101.3g (1)氮气 略 (2) 和 NO2 按物质的量 1:l 混合, NO 则相当于亚硝酐 N2O3, 其反应是: 2O3+2NaOH N =2NaNO2+H2O (3)①D ②当 x≥1 时,NO、NO2 混合气体可以被过量 NaOH 溶液完全吸收 D D D A B、C A A - + + - (1)阳:H2-2e =2H 阴:N2+6H +6e =3NH3 总:N2+3H2=2NH3 (2)6 3︰1︰1

37



38 (1)醋酸二氨合铜(Ⅰ) (2)防止催化剂中毒 (3)低温、加压

(4)高温低压 39(1)① 3NO2+H2O=2HNO3+NO;2NO+O2=2NO2 ②设起始时 NO2 物质的量为 1mol,经过 n 次循环后生成 HNO3 的物质的量为:Sn=2/3+2/3?1/3+2/3?(1/3)2+ - 2/3?(1/3)3+??+2/3?(1/3)n 1,经等比数列求和得 Sn=1-(1/3)n。因此,NO2→HNO3 n 转化率为[1-(1/3) ]/1?100% ③ [1-(1/3)n]/1?100%=95%,因此,n=2.6≈3,要经 过 3 次循环操作才能使 95%的 NO2 转化为 HNO3 (2)④Mg+4HNO3=Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O ⑤40Mg+100HNO3=5NO↑+H2 ↑+NO2↑+3N2↑+4NH4NO3+40Mg(NO3)2+41H2O 40 因为高压能够使平衡问氨产量增加的方向移动。 41 由△H 的符号可知此反应为放热反应,因此在低温下反应有利 NH3 的生成。对于这类 反应要同时考虑温度对平衡和反应速率的影响。温度越低 NH3 的产量越高,但同时达 到平衡的速率也越慢。 对于此反应,4mol 的气体产生 2mol 的 NH3,正向反应时气体物质的量减少,所以升 高压力有助于增加 NH3 在平衡混合物中的比例。 加入催化剂能够缩短达到平衡的时间。 42 (1)最大转化率应对应平衡态,但平衡时,最初物浓度减小,正向反应随之变得缓慢, 因此合成塔生产率减小,在生产的经济指标上是负值。 (2)最初所含杂质与气体的 制备方法有关。由于杂质在反应介质中不断积累,将导致参加反应气体的浓度(分压) 的降低,故 NH3 的平衡产量亦降低,为保持合成塔的产率,这可通过增大合成塔的总 压,或保持固定的 N2、H2 混和物的组成达到。从工艺、经济的观点,后一种较现实。 (3)增加接触时间,将导致 NH3 和空气的混和物来不及催化就起火,使 NH3 燃成 N2, 气流速度过大,将导致 NH3 部分越过催化剂,使其与 NO 作用,此时同样生成 N2,但 有意搞一点小的损耗,因它在经济上可使接触器的生产率增大。 43 (1)最大转化率应对应平衡态,但平衡时,最初物浓度减小,正向反应随之变得缓慢, 因此合成塔生产率减小,在生产的经济指标上是负值。 (2)最初所含杂质与气体的制备方法有关。由于杂质在反应介质中不断积累,将导致 参加反应气体的浓度(分压)的降低,故 NH3 的平衡产量亦降低,为保持合成塔的产 率,这可通过增大合成塔的总压,或保持固定的 N2、H2 混和物的组成达到。从工艺、 经济的观点,后一种较现实。 (3)增加接触时间,将导致 NH3 和空气的混和物来不及催化就起火,使 NH3 燃成 N2, 气流速度过大,将导致 NH3 部分越过催化剂,使其与 NO 作用,此时同样生成 N2,但 有意搞一点小的损耗,因它在经济上可使接触器的生产率增大。 44 (1)①不能 因为水的沸点只有 100℃,而该反应要在 570℃ ②阳极:3H2-6e=6H + + + (生成的 H 通过电解质传导到阴极) 阴极: 2+6H +6e=2NH3 N2+3H2=2NH3 N - (2)③水电解得到 H2 和 O2,但由于还原性物质葡萄糖的存在,其醛基在 4OH -4e →2H2O+2[O]后获得氧原子,阻碍了 2[O]→O2 过程,并使自身转化为羧基,羧基在水 + 中可部分电离,使水中 H 增多,导致 pH 值降低。葡萄糖结合的氧来自体系内的水分

? 子氧。 ④C6H12O6·H2O+NaOH ??? C6H11O7Na+H2+H2O
电解


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