高中化學(xué)人教版選修二學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)：第一單元-走進(jìn)化學(xué)工業(yè)-學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)2

2019-2020學(xué)年學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(二)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．合成氨生產(chǎn)過(guò)程采取的措施與化學(xué)平衡移動(dòng)原理無(wú)關(guān)的是()A．選擇適當(dāng)?shù)臏囟?B．增大體系壓強(qiáng)C．使用鐵觸媒作催化劑 D．不斷分離液氨【解析】催化劑只能改變反應(yīng)速率，對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響。【答案】C2．用焦炭、空氣、水為原料制備NH3的有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：①C＋H2O(g)=CO＋H2②CO＋H2O(g)=CO2＋H2③N2＋3H2eq\o(,\s\up15(高溫、高壓),\s\do15(催化劑))2NH3參加反應(yīng)的焦炭與氨氣之間的物質(zhì)的量之比約為()A．3∶4 B．3∶2C．2∶3 D．1∶2【解析】此題應(yīng)采用關(guān)系式來(lái)求解。由反應(yīng)①②可得C～2H2，由③可得，3H2～2NH3，故：3C～6H2～4NH3，n(C)∶n(NH3)＝3∶4?！敬鸢浮緼3．1913年德國(guó)化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成本制造大量氨的方法，從而大大滿足了當(dāng)時(shí)日益增長(zhǎng)的人口對(duì)糧食的需求。下列是哈伯法的流程圖，其中為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施是()A．①②③ B．②④⑤C．①③⑤ D．②③④【解析】合成氨反應(yīng)為氣體分子總數(shù)減小的放熱反應(yīng)，操作①是為了除去雜質(zhì)，防止催化劑中毒；②增大壓強(qiáng)，有利于該反應(yīng)向右進(jìn)行，能夠提高轉(zhuǎn)化率；③催化劑只能加快反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡，故不能提高轉(zhuǎn)化率；④將產(chǎn)物NH3液化分離和⑤循環(huán)操作，均能使原料更充分地利用，提高原料的轉(zhuǎn)化率?！敬鸢浮緽4．下圖是合成氨的簡(jiǎn)易流程示意圖，沿X路線回去的物質(zhì)是()A．N2、H2 B．催化劑C．N2 D．H2【解析】從合成塔中出來(lái)的混合氣體經(jīng)冷凝分離出液氨后剩下N2、H2，可以繼續(xù)參與氨的合成?！敬鸢浮緼5．合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。根據(jù)此圖分析合成氨工業(yè)最有前途的研究方向是()A．提高分離技術(shù)B．研制耐高壓的合成塔C．研制低溫催化劑D．探索不用N2和H2合成氨的新途徑【解析】由圖可知：φ(NH3)隨著溫度的升高而顯著下降，故要提高φ(NH3)，必須降低溫度，但目前所用催化劑活性最大時(shí)的溫度為400～500℃。故最有前途的研究方向?yàn)檠兄频蜏卮呋瘎！敬鸢浮緾6．在某合成氨廠合成氨的反應(yīng)中，測(cè)得合成塔入口處氣體N2、H2、NH3的體積比為6∶18∶1，出口處氣體N2、H2、NH3的體積比為9∶27∶8，則氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為()A．75% B．50%C．25% D．20%研究目的壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響(p2>p1)溫度對(duì)反應(yīng)的影響平衡體系增加N2的濃度對(duì)反應(yīng)的影響催化劑對(duì)反應(yīng)的影響示意圖【解析】①根據(jù)到達(dá)平衡時(shí)間長(zhǎng)短判斷反應(yīng)速率大小。②根據(jù)轉(zhuǎn)化率大小以及正逆反應(yīng)速率關(guān)系判斷平衡移動(dòng)方向。【答案】C[能力提升]11．某企業(yè)生產(chǎn)氨氣的流程如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)操作①的名稱是______________，操作④的名稱為_(kāi)_____________。(2)寫(xiě)出②的化學(xué)方程式：_________________________。(3)合成塔出來(lái)的高溫高壓氣體中僅含體積分?jǐn)?shù)為25%的氨氣，從混合氣中分離出氨氣的操作是____________，分離出的氮?dú)夂蜌錃鈩t重新回到合成塔中。(4)檢驗(yàn)合成塔中出來(lái)的氣體中含有氨氣的方法是________________________________________________________________________________________________________。(5)下列屬于氮的固定的是________。A．由氮?dú)夂铣砂盉．由氨制氯化銨C．雷雨天氣由氮?dú)獾孟跛猁}D．碳酸氫銨受熱分解【解析】本題考查化學(xué)學(xué)科的基本實(shí)驗(yàn)操作及基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)，主要是識(shí)記知識(shí)，難度不大。【答案】(1)干餾蒸餾(2)C＋H2O(g)高溫,CO＋H2(3)壓縮液化(4)將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙置于氣體中，若試紙變藍(lán)，則說(shuō)明含有NH3(5)AC12．某化學(xué)學(xué)習(xí)小組決定在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)生產(chǎn)原理制備少量氨氣，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)；①連接好裝置并檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性后，制備少量氫氣并檢驗(yàn)氫氣純度；②用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉，得到氫氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w；③用鐵觸媒催化使氫氣與氮?dú)夥磻?yīng)生成氨氣；④檢驗(yàn)氨氣的生成。(1)檢驗(yàn)氫氣純度的目的是______________________；(2)上述各裝置的接口正確的連接順序?yàn)開(kāi)______________________；(3)操作②時(shí)，彈簧夾a、b、c的開(kāi)、關(guān)情況為_(kāi)_______，如何判斷氧氣已經(jīng)完全被消耗掉____________________________________________________；(4)在步驟③中，先加熱鐵觸媒，后通混合氣體的原因是__________，反應(yīng)管D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________________；(5)若有氨氣生成，現(xiàn)象為_(kāi)_______________________；(6)該裝置________(填“有”或“無(wú)”)缺點(diǎn)，若有，改進(jìn)措施為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________。【解析】點(diǎn)燃易燃?xì)怏w時(shí)，若氣體中混有空氣(氧氣)，點(diǎn)燃會(huì)發(fā)生爆炸，故點(diǎn)燃之前一定要檢驗(yàn)純度；根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟的先后，可確定各裝置的接口順序?yàn)棰佗茛堍冖邰?；用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉時(shí)，應(yīng)該關(guān)閉彈簧夾b、c，打開(kāi)a；點(diǎn)燃?xì)錃?，?dāng)火焰熄滅時(shí)，則氧氣被消耗掉；由于鐵觸媒有一定的活性溫度要求，故先加熱鐵觸媒，再通混合氣體；若產(chǎn)生氨氣，溶于水顯堿性，會(huì)使E中溶液變紅；為防止催化劑中毒，應(yīng)該在反應(yīng)前把氫氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w干燥，另外氨氣是一種污染性氣體，不能直接排入大氣中，應(yīng)該設(shè)有尾氣處理裝置?！敬鸢浮?1)防止因氫氣不純而發(fā)生爆炸(2)①⑤④②③⑥(3)關(guān)閉彈簧夾b、c，打開(kāi)a氫氣在C瓶?jī)?nèi)燃燒，火焰熄滅時(shí)，證明氧氣完全被消耗掉(4)鐵觸媒在較高溫度時(shí)活性增大，加快合成氨的反應(yīng)速率N2＋3H2eq\o(,\s\up15(鐵觸媒),\s\do15(△))2NH3(5)E中溶液變紅(6)有氫氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w應(yīng)該先通過(guò)干燥裝置，再通入反應(yīng)裝置；⑦后連接一個(gè)吸收氨氣的裝置13．下圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的流程：合成塔中內(nèi)置鐵觸媒，氧化爐中內(nèi)置Pt－Rh合金網(wǎng)其合成原理為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ/mol。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)1909年化學(xué)家哈伯在實(shí)驗(yàn)室首次合成了氨。2007年化學(xué)家格哈德·埃特爾在哈伯研究所證實(shí)了氫氣與氮?dú)庠诠腆w催化劑表面合成氨的反應(yīng)過(guò)程，示意如下：分別表示N2、H2、NH3。圖⑤表示生成的NH3離開(kāi)催化劑表面，圖②和圖③的含義分別是________________________________________________________________________________________________________。(2)合成氨工業(yè)中采取的下列措施可用勒夏特列原理解釋的是________。A．采用較高壓強(qiáng)(10～30MPa)B．采用500℃的高溫C．用鐵觸媒作催化劑D．將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來(lái)，剩余N2和H2循環(huán)到合成塔中，并補(bǔ)充N2和H2(3)下圖是實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)合成氨的簡(jiǎn)易裝置。簡(jiǎn)述檢驗(yàn)有氨氣生成的方法：________________________________________________________________________________________________________。(4)在298K時(shí)，將10molN2和30molH2通入合成塔中，放出的熱量小于924kJ，原因是_______________________________________________?！窘馕觥?2)勒夏特列原理只解釋平衡移動(dòng)問(wèn)題。(3)根據(jù)氨的性質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)。(4)合成氨的反應(yīng)是可逆反應(yīng)?！敬鸢浮?1)圖②表示N2、H2被吸附在催化劑表面，圖③表示在催化劑表面，N2、H2的化學(xué)鍵斷裂(2)AD(3)把濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在導(dǎo)管口處，若試紙變藍(lán)則說(shuō)明有氨氣生成(4)該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，10molN2與30molH2不可能完全反應(yīng)，所以放出的熱量小于924kJ14．合成氨工業(yè)中，原料氣(N2、H2、混有少量CO、NH3)在進(jìn)入合成塔之前，常用醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液來(lái)吸收CO，其反應(yīng)為CH3COO[Cu(NH3)2]＋CO＋NH3CH3COO[Cu(NH3)3]·CO(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))(1)必須除CO的原因是__________________________。(2)醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液吸收原料氣中CO的適宜條件是________。(3)吸收CO后的醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液經(jīng)適當(dāng)處理又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力而循環(huán)使用，其再生的條件是_______________。【解析】合成氨的流程中的除雜，是為了除去能使催化劑中毒的物