2020届一轮复习人教版 人工固氮技术——合成氨 课时作业

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‎2020届一轮复习人教版 人工固氮技术——合成氨 课时作业 ‎ 1、 在实验室可用如图所示装置制取少量乙酸乙酯。有关叙述不正确的是（ ）。‎ A. 长导管起冷凝、导气的作用 B. 用蒸馏法从所得混合溶液中分离出乙酸乙酯 C. Na2CO3饱和溶液的作用之一是吸收未反应的乙酸 D. 导管末端不插入饱和Na2CO3溶液中是为了防倒吸 ‎2、下列说法中不正确的是( )‎ A. 铵盐氮肥不能与碱性肥料草木灰混合施用 B. NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离 C. 工业上合成氨属于人工固氮 D. 所有铵盐都易溶于水，铵根离子中的N均呈－3价 ‎3、下列过程属于人工固氮的是（ ）‎ ‎ A．工业合成氨 B．闪电时，氮气转化为NO ‎ C．用NH3和CO2合成尿素 D．用硫酸吸收氨气得到硫酸铵 ‎4、属于人工固氮的是（ ）‎ A. 分离液态空气制氮气 B. 工业合成氨 C. 闪电时N2转化为NO D. 豆科作物根瘤菌将N2转化为NH3‎ ‎5、科学工作者研发了一种SUNCAT的系统，借助锂循环可持续合成氨，其原理如下图所示。下列说法不正确的是（ ）‎ A. 过程Ⅰ得到的Li3N中N元素为-3价 B. 过程Ⅱ生成W的反应：Li3N+3H2O===3LiOH+NH3↑‎ C. 过程Ⅲ中能量转化的形式：化学能转变为电能 D. 过程Ⅲ涉及到反应：4OHˉ－4 e－=== O2↑＋2H2O ‎6、 与实际化工生产功能相符合的化学方程式是 A. 工业制取乙烯： C2H5OHCH2＝CH2↑＋H2O B. 工业合成盐酸：H2 + Cl2 2HCl C. 工业获取氯化钠：2Na + Cl2 2NaCl D. 工业制漂粉精：2Ca(OH)2＋2Cl2 → Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O ‎7、起固定氮作用的化学反应是(　　)‎ ‎①N2与H2在一定条件下反应生成NH3‎ ‎②硝酸工厂用NH3氧化制NO ‎③雷雨时空气中的N2转化为NO ‎④由NH3制碳酸氢铵和硫酸铵 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④‎ ‎8、下列不属于氮的固定的是(　　)‎ ‎①汽车发动机中氮气和氧气高温下化合生成NO ‎②动物的排泄物转化成氨或铵盐　③有些植物不需要使用氮肥,将氮气直接转化成蛋白质　④含氮的化合物经过细菌的分解后生成氮气 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④‎ ‎9、下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是 (　　)‎ A．氮元素均被氧化 B．工业合成氨属于人工固氮 C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化 D．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环 ‎ ‎10、氨基甲酸胺（NH2COONH4）是一种白色固体，易分解极易水解，可用作肥料，灭火剂、洗涤剂，实验室用如图1装置制备氨基甲酸胺，把氨气和氧化碳通入四氧化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸胺小晶体悬浮在四氧化碳中，当浮物较多时，停止制备．‎ ‎（1）结合上述实验装置，写出制备氨基甲酸胺的化学方程式 ，该反应为 反应（填“吸热”或“放热”）。‎ ‎（2）液体石蜡瓶鼓泡瓶的作用是 。‎ ‎（3）从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是 。‎ ‎（4）氨基甲酸胺极易水解，产物是碳酸氢铵和一种弱酸，请写出其水分解反应方程式 。‎ ‎（5）某学习小组为探究其水分解反应，分别取两份不同浓度的氨基甲酸胺溶液绘制出c（NH2CCOO﹣）随时间（t）变化曲线如图2所示，若A、B分别为不同温度时测定得到曲线，则 （“A”或“B”）曲线所对应的实验温度高，判断的依据是 。‎ ‎（6）制得的氨基甲酸胺可能含有碳酸氢铵，取某氨基甲酸胺样品4.69g，用足量氢氧化钡溶液充分处理后，使碳元素完全转化为碳酸钡、过滤、洗涤、干燥，测得沉淀质量为11.82g，则样品中氨基甲酸胺的物质的量分数为 。‎ ‎（7）自来水制备纯净水（去离子水）的工艺流程示意图3如下，试回答：‎ ‎①活性炭的作用是 。‎ ‎②A、B中放置的物质名称分别是：A是阳离子交换树脂，B是阴离子交换树脂，且A、B中放置的物质不可以互换，请说明原因 。‎ ‎③通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为 。‎ ‎④检验蒸馏水的纯度时，最简单易性的方法是测定水的 。‎ ‎11、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）若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）分析流程示意图回答，该合成氨工艺的主要原料是 ，辅助原料是 ．‎ ‎（5）请写出以CH4为基本原料四次转化为合成氨工艺主要原料N2、H2的化学方程式： ．‎ ‎（6）整个流程有三处循环，一是Fe（OH）3循环，二是K2CO3（aq）循环，请在上述流程图中找出第三处循环并写在答题卡上（要求：循环方向、循环物质）．‎ ‎12、某化工厂为了综合利用生产过程中的副产品CaSO4，与相邻的合成氨厂联合设计了以下制备（NH4）2SO4的工艺流程：‎ 请回答以下问题：‎ ‎（1）合成氨反应的化学方程式是　 　，该反应在　 　（填设备名称）中发生．沉淀池中发生的主要反应方程式是　 　，该反应能够发生的原因是　 　．‎ ‎（2）在上述流程的沉淀池中通入足量氨气的目的是　 　，可以循环使用的X是　 　．‎ ‎（3）该生产过程中的副产品是　 　．从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是　 　；从物质的性质和工业生产实际的角度考虑该流程主要缺陷是　 　．‎ ‎13、已知海水电解制得的氢气用于合成氨，某合成氨厂生产流程如图： ‎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： ．‎ ‎14、联合生产是实现节能减排的重要措施，工业上合成氨和硝酸的联合生产具有重要的意义．下面是工业上合成氨的简易流程：‎ ‎（1）设备A中含有电加热器，触媒和热交换器，设备A的名称是 ，其中发生的化学反应方程式为 ；‎ ‎（2）设备B的名称是 ，其中m和n是两个通水口，入水口是 （填“m”或“n”）；不宜从相反方向通水的原因是 ；‎ ‎（3）设备C的作用是 ．‎ ‎（4）原料气中往往含有CO等杂质，在进行反应前要先净化，净化的原因是 ．‎ ‎（5）氮气和氢气的混合气体通过压缩机压缩的原因是 ．‎ ‎（6）生产出来的NH3可以用来生产硝酸．在制备硝酸的过程中，由于二氧化氮不能一次性被水完全吸收，因此生成的气体须经过多次氧化、吸收的循环操作，使其充分转化为硝酸（不考虑生产过程中的其它损失）．‎ ‎①‎ 从理论上分析，要使氨气完全转化为硝酸，则原料中氧气和氨气物质的量的投料比至少为 ．‎ ‎②如果按理论上的原料比将原料放在特定条件的密闭容器中进行反应，所有物质不与外界交换，则最后所得溶液的质量分数为 ．（保留三位有效数字）‎ ‎15、联合生产是实现节能减排的重要措施，工业上合成氨和硝酸的联合生产具有重要意义．如图1是工业上合成氨的简易流程：‎ ‎（1）设备A内部结构如图2所示，其名称是 ，其中发生的化学反应方程式为 ；选择500℃进行反应的主要原因是 ；生产中原料气必须进行脱硫，目的是 ．‎ ‎（2）设备B的名称是 ，其作用是 ，图中a和b是两个通水口，其中入水口是 （填“a”或“b”）．‎ ‎（3）氮气和氢气的混合气体通过压缩机压缩的原因是 ．‎ ‎（4）生产出来的NH3可以用来生产硝酸．其中在氨气催化氧化过程中，不同温度下生成产物可能有所不同，温度对氨氧化产物产率的影响如图3所示；当温度大于900℃时，NO的产率下降的主要原因是 ．‎ ‎（5）某化肥厂用NH3制备NH4N03．已知：由NH3制NO的产率是94%，NO制HNO3的产率是89%，则制HN03所用NH3的质量占总耗NH3质量（不考虑其它损耗）的 %（保留两位有效数字）．‎ ‎16、为了综合利用副产品CaSO4，某化工厂与相邻的合成氨厂联合设计了下列（NH4）2SO4生产流程：‎ 请回答以下问题：‎ ‎（1）合成氨反应的化学方程式是 ，该反应在 （填设备名）中发生，反应所用催化剂一般用 。‎ ‎（2）沉淀池中发生的主要反应方程式是 ，该反应能够发生的原因是 。‎ ‎（3）在上述流程中可以循环使用的物质是 ，该生产过程中的副产品是 。‎ ‎（4）从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是 。‎ ‎17、工业上以N2、H2为原料制取硝酸铵的流程如图所示。 ‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）氨合成塔适宜的压强是20～50MPa，如果压强过大，除对设备要求高外，还会导致的结果是_______________。‎ ‎（2）合成硝酸的吸收塔内填充瓷环，其作用是_________，吸收塔中还需补充空气的目的是_________________。‎ ‎（3）若输送NH3的管道某处发生泄漏，检测的简单方法为_______________。‎ ‎（4）在一定温度和压强的密闭容器中，将物质的量之比为3:2的H2和N2混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气中氨的体积分数为25%，此时H2的转化率为_____。‎ ‎（5）制硝酸氧化炉中氨气和氧气在145℃就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如图所示）。温度较低时以生成____为主，900℃时发生主要反应的化学方程式为___________________，当温度高于900℃时，NO产率明显下降的原因是________________。‎ ‎（6）若N2、H2合成氨时，H2的转化率为60%，NH3催化氧化制HNO3时的损失20%的氨，其它环节的损失忽不计。则10tH2最多可以制取___t硝酸铵。‎ ‎18、氨气是工农业生产中重要的产品，合成氨并综合利用的某些过程如图所示：‎ ‎（1）原料气中的氢气来源于水和碳氢化合物．请写出甲烷和水在催化剂和高温条件下反应的方程式： ．‎ ‎（2）在工业生产中，设备A的名称为 ，A中发生的化学反应方程式是 ．‎ ‎（3）上述生产中向母液通入氨气同时加入 ‎ ‎，可促进副产品氯化铵的析出．长期使用氯化铵会造成土壤酸化，尿素适用于各种土壤，在土壤中尿素发生水解，其水解的化学方程式是 ．‎ ‎（4）纯碱在生产生活中有广泛的应用，请写出任意两种用途： ．‎ ‎（5）图中所示工业制法获得的纯碱中常含有NaCl杂质，用下述方法可以测定样品中NaCl的质量分数．‎ ‎①检验沉淀是否洗涤干净的方法是 ‎ ‎②样品中NaCl的质量分数的数学表达式为 ．‎ ‎19、氨在国民经济中占有很重要的地位．现在约有80%的氨用来制造化肥，其余的用作生产其他化工产品的原料．氨氧化法制硝酸是工业上制硝酸的主要方法．‎ ‎（1）对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施以高压，都能缩短达到平衡所用的时间，但只有 对化学平衡状态有影响．‎ ‎(2)综合考虑各种因素，在实际生产中合成氨一般选择以 为催化剂，压强在 ，温度在 ．‎ ‎（3）要实现合成氨的工业化生产，首先要解决氢气和氮气的来源问题．氢气可以由以下几个途径制取：①电解水制取氢气；②由煤或焦炭制取氢气；③由天然气或重油制取氢气．你认为哪种方法是最佳选择： （填序号），其反应的化学方程式为 ．‎ ‎（4）如图是合成氨的简要流程示意图，图中循环气体物质是 ．‎ ‎（5）硝酸厂的尾气中含有NO和NO2等污染物，为了防止污染大气可以用烧碱溶液吸收从吸收塔中放出的尾气，发生的反应如下：NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O，2NaOH+NO2═NaNO2+NaNO3+H2O 但在实际生产中常用纯碱代替烧碱，也能发生类似反应，且放出CO2，试写出用纯碱溶液吸收NO和NO2的两个反应的化学方程式：‎ ‎① ；‎ ‎② ．‎ ‎20、回答下列问题：‎ ‎（1）工业合成氨的原料是氮气和氢气．氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是　 　，　 　；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式　 　，　 　．‎ ‎（2）设备A中含有电加热器、触煤和热交换器，设备A的名称　 　，其中发生的化学反应方程式为　 　．‎ ‎（3）设备B的名称　 　，其中m和n是两个通水口，入水口是　 　‎ ‎（填“m”或“n”）．不宜从相反方向通水的原因　 　．‎ ‎（4）设备C的作用　 　；‎ ‎（5）在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：CO（g）+H2O（g）CO2 （g）+H2 （g），已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627，若要使CO的转化超过90%，则起始物中c（H2O）：c（CO）不低于　 　．‎ 参考答案 ‎1、答案：B 分析：A．乙酸乙酯的制取中，长导管具有冷凝、回流和导气的作用；‎ B．乙酸乙酯不溶于水；‎ C．饱和碳酸钠能够吸收未反应的乙醇、乙酸，且乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度较小；‎ D．导管的末端不能插入液面以下，否则容易发生倒吸现象。‎ 详解：A．由于有机物易挥发，则装置中长导管的作用除了导气作用外，还能具有冷凝、回流的作用，A正确；‎ B．乙酸乙酯不溶于水，从所得混合溶液中分离出乙酸乙酯需要利用分液法，B错误；‎ C．吸收乙酸乙酯使用的是饱和碳酸钠溶液，饱和Na2CO3的作用是除去随乙酸乙酯蒸出的少量乙酸和乙醇，降低乙酸乙酯在溶液中溶解度，C正确；‎ D．由于乙醇和乙酸易溶于饱和碳酸钠溶液，导管末端若插入液面以下，容易发生倒吸现象，所以导管不能插入液面以下，D正确；‎ 答案选B。‎ 名师点评：本题考查了乙酸乙酯的制取原理、试剂作用及装置判断，题目难度不大，掌握乙酸乙酯的制取原理，明确浓硫酸、饱和碳酸钠溶液在制取中的作用。 2、答案：B A. 铵态氮肥水解呈酸性，草木灰溶于水呈碱性，混合使用易造成氮的损失，故A正确；B. 氯化铵受热分解为氨气和氯化氢,但是氯化钠受热不分解,NH4Cl和NaCl的固体混合物可用加热法分离，不是升华法，故B错误；C.工业上合成氨是游离态的氮转化为化合态的氮，属于人工固氮，故C正确；C. 所有铵盐都易溶于水，铵根离子中的N均呈－3价，故D正确； ‎ ‎3、答案：A 4、答案：B A．分离液态空气制氮气，属于物理变化，氮元素化合价不变，不属于固氮，选项A不选；B．工业合成氨是N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，选项B选；C．闪电时N2转化为NO，属于自然固氮，选项C不选；D．豆科作物根瘤菌将N2转化为含氮化合物，属于生物固氮，属于生物固氮，选项D不选。答案选B。‎ ‎5、答案：C A. 过程Ⅰ得到的Li3N中Li元素的化合价为+1，则N元素为-3价，选项A正确；B、根据流程可知，过程Ⅱ生成W的是由Li3N和水反应生成氨气和W，根据质量守恒可推出W为LiOH，反应：Li3N+3H2O===3LiOH+NH3↑，选项B正确；C、过程Ⅲ中应该是氢氧化锂转变为锂、氧气和水，应该是电解，能量转化的形式：电能转变为化学能，选项C不正确；D、过程Ⅲ涉及到电解池阳极电极反应：4OHˉ－4 e－=== O2↑＋2H2O，选项D正确。答案选C。‎ ‎6、答案：D 工业制取乙烯是由石油化工裂解而成，故A错误；工业合成盐酸是用Cl2、H2燃烧法制取HCl气体,然后将HCl气体溶于水制得的，故B错误；工业通过蒸发海水获取氯化钠，故C错误；工业把氯气通入石灰乳中制漂粉精：2Ca(OH)2＋2Cl2 → Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O，故D正确。‎ ‎ ‎ ‎7、答案：A 本题考查对氮的固定的理解,要注意氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮。‎ ‎8、答案：D 氮的固定是指将游离态的氮转化成化合态的氮。‎ ‎9、答案：A A项，人工固氮时，N2＋3H22NH3，氮元素被还原；B项，把游离态的氮元素转化为含氮化合物的过程是氮的固定，工业合成氨属于人工固氮；C项，硝酸盐可转化为蛋白质，动植物遗体可转化为氨或铵盐，则含氮有机物和含氮无机物可相互转化；D项，在自然界氮循环过程中，碳、氢、氧三种元素也参与了循环。‎ ‎10、答案：（1）2NH3（g）+CO2（g）NH2COONH4；‎ ‎（2）通过观察气泡，控制气体流速和调节NH3与CO2通入比例；‎ ‎（3）过滤；‎ ‎（4）NH2COONH4+2H2ONH4HCO3+NH3·H2O；‎ ‎（5）A；6～20min内曲线A中c（NH2CCOO﹣）减小量大于曲线B的，水解反应为吸热反应，升高温度有利于水解进行；‎ ‎（6）83.2%；‎ ‎（7）①吸附水中的有机物（或去除异味）；‎ ‎②不能；否则硬水中的Ca2+、Mg2+离子易生成Mg（OH）2等沉淀而影响树脂交换效果；‎ ‎③反渗透法；‎ ‎④电导率（或电阻率）．‎ 解：（1）由题目信息可知，氨气与二氧化碳反应生成NH2COONH4，反应方程式为：2NH3（g）+CO2（g）NH2COONH4，‎ 氨基甲酸胺易分解，图中反应装置用冰水冷却，防止氨基甲酸胺分解，说明制备氨基甲酸胺的为放热反应，‎ 故答案为：2NH3（g）+CO2（g）NH2COONH4；‎ ‎（2）根据液体石蜡瓶鼓泡瓶中气泡，控制气体流速和调节NH3与CO2通入比例，‎ 故答案为：通过观察气泡，控制气体流速和调节NH3与CO2通入比例；‎ ‎（3）由氨基甲酸胺小晶体悬浮在四氧化碳中，可以采取过滤方法分离，‎ 故答案为：过滤；‎ ‎（4）氨基甲酸胺极易水解，产物是碳酸氢铵和一种弱碱，该弱碱为NH3·H2O，反应方程式为：NH2COONH4+2H2ONH4HCO3+NH3·H2O，‎ 故答案为：NH2COONH4+2H2ONH4HCO3+NH3·H2O；‎ ‎（5）6～20min内曲线A中c（NH2CCOO﹣）减小量大于曲线B的，水解反应为吸热反应，升高温度有利于水解进行，故曲线A的温度高于曲线B的，‎ 故答案为：A；6～20min内曲线A中c（NH2CCOO﹣）减小量大于曲线B的，水解反应为吸热反应，升高温度有利于水解进行；‎ ‎（6）生成的沉淀为碳酸钡，其物质的量为=0.06mol，‎ 氨基甲酸铵物质的量为x，碳酸氢铵物质的量为y，‎ 由碳元素守恒可知：x+y=0.06 ‎ 由质量可得：78x+79y=4.69‎ 解得x=0.05mol，y=0.01mol 故氨基甲酸铵质量为0.05mol×78g/mol=3.9g，其质量分数为×100=83.2%，‎ 故答案为：83.2%；‎ ‎（7）①活性炭具有吸附性，则作用为吸附水中的有机物（或去除异味），‎ 故答案为：吸附水中的有机物（或去除异味）；‎ ‎②A为阳离子交换树脂，B为阴离子交换树脂，交换后硬水中的Ca2+、Mg2+离子，易生成Mg（OH）2等沉淀而影响树脂交换效果，不能交换，‎ 故答案为：不能；否则硬水中的Ca2+、Mg2+离子易生成Mg（OH）2等沉淀而影响树脂交换效果；‎ ‎③通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为反渗透法，‎ 故答案为：反渗透法；‎ ‎④因为水的电离程度极小，所以纯水是几乎不导电的，因此要检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的电导率或电阻率，‎ 故答案为：电导率（或电阻率）．‎ ‎11、答案：（1）3H2S+2Fe（OH）3═Fe2S3+6H2O；‎ ‎（2）2.7n；‎ ‎（3）b；‎ ‎（4）CH4、H2O、空气；K2CO3；Fe（OH）3；‎ ‎（5）CH4+H2O（g） CO+3H2、2CH4+3O22CO+4H2O、CO+H2O（g） CO2+H2、CO2+H2O+K2CO32KHCO3；‎ ‎（6）．‎ 解：（1）硫化氢是酸性气体，可以和碱氢氧化铁发生中和反应：3H2S+2Fe（OH）3═Fe2S3+6H2O，‎ 故答案为：3H2S+2Fe（OH）3═Fe2S3+6H2O；‎ ‎（2）根据天然气合成氨的工艺流程图知10%的甲烷未与水蒸汽作用，甲烷与水反应的方程式为：‎ ‎ CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g）‎ ‎ 1 3‎ ‎0.9n mol 2.7nmol ‎ 故答案为：2.7n；‎ ‎（3）K2CO3（aq）和CO2反应生成碳酸氢钾，K2CO3+CO2+H2O2KHCO3，增大压强，化学平衡向右进行，符合化学平衡移动原理，故答案为：b；‎ ‎（4）根据流程图可知，该合成氨工艺主要起始原料是CH4、H2O、空气，而辅助原料是K2CO3、Fe（OH）3，故答案为：CH4、H2O、空气；K2CO3；Fe（OH）3；‎ ‎（5）根据流程图可知，以CH4为基本原料四次转化为合成氨工艺主要原料N2、H2‎ 的化学方程式见下，答案为：CH4+H2O（g） CO+3H2、2CH4+3O22CO+4H2O、CO+H2O（g） CO2+H2、CO2+H2O+K2CO32KHCO3；‎ ‎（6）上述流程图第三处循环使用的物质是氮气和氢气，故答案为：．‎ ‎12、答案：（1）N2+3H22NH3；合成塔；CaSO4+CO2+2NH3+H2O═CaCO3↓+（NH4）2SO4；生成的CaCO3溶解度小于CaSO4有利于反应向正向进行；‎ ‎（2）一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于CO2的吸收；CO2；‎ ‎（3）生石灰；该流程中，产生的CO2循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生；由于CaSO4的溶解度较小，此反应的产率会比较低．‎ 解：本题考查制备实验方案的设计．‎ ‎（1）合成氨反应的化学方程式是N2+3H22NH3，该反应在合成塔中发生，淀池中发生的主要反应方程式是CaSO4+CO2+2NH3+H2O═CaCO3↓+（NH4）2SO4，该反应能够发生的原因是生成的CaCO3溶解度小于CaSO4有利于反应向正向进行，‎ 故答案为：N2+3H22NH3；合成塔；CaSO4+CO2+2NH3+H2O═CaCO3↓+（NH4）2SO4；生成的CaCO3溶解度小于CaSO4有利于反应向正向进行；‎ ‎（2）在上述流程的沉淀池中通入足量氨气的目的是一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于CO2的吸收，在煅烧炉中发生CaCO3CaO+CO2↑，则X为CO2可在此制备实验中循环使用，‎ 故答案为：一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于CO2的吸收；CO2；‎ ‎（3）煅烧炉中发生CaCO3CaO+CO2↑，则得到副产品为生石灰，从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是该流程中，产生的CO2循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生，从物质的性质和工业生产实际的角度考虑该流程主要缺陷是由于CaSO4的溶解度较小，此反应的产率会比较低，‎ 故答案为：生石灰；该流程中，产生的CO2循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生；由于CaSO4的溶解度较小，此反应的产率会比较低．‎ ‎13、答案：① 增大压强，使平衡向生成NH3的方向移动；‎ ‎② 液氨；使平衡右移，提高N2、H2的平衡转化率．‎ 解：本题考查工业合成氨．‎ ‎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．‎ ‎14、答案：（1）合成（氨）塔；N2+3H22NH3；‎ ‎（2）冷却塔（或冷凝器）；n；高温气体由冷却塔的上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷却效果好；‎ ‎（3）分离液氨和未反应的原料气；‎ ‎（4）防止催化剂中毒；‎ ‎（5）增大压强，加快反应速率，使平衡朝生成NH3的方向进行；‎ ‎（6）① 1：2；‎ ‎② 77.8%．‎ 解：本题考查工业合成氨．‎ ‎（1）氮气和氢气经过压缩、除油后进入合成塔合成氨气，所以A为合成塔；工业合成氨中合成塔中的反应为：氮气和氢气在高温高压条件下生成氨气，反应方程式为：N2+3H22NH3，‎ 故答案为：合成（氨）塔；N2+3H22NH3；‎ ‎（2）从合成塔出来的气体温度较高，需要先降温再吸收，则B为冷却塔（或冷凝器）；一元高温气体由冷却塔的上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷却效果好，所以入水口为n，‎ 故答案为：冷却塔（或冷凝器）；n；高温气体由冷却塔的上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷却效果好；‎ ‎（3）设备C是分离塔，将生成的液态氨气与未反应的原料气分离，氨气不断被液化分离，减小氨气的浓度，促使平衡不断正向移动，提高原料的利用率，‎ 故答案为：分离液氨和未反应的原料气；‎ ‎（4）原料气中的H2S、CO、CO2等杂质容易造成催化剂中毒，降低催化效果，所以必须将原料气中往往含有的H2S、CO、CO2等杂质除去，防止催化剂中毒，‎ 故答案为：防止催化剂中毒；‎ ‎（5）氮、氢混合气体送入合成塔前要通过压缩机压缩，来增大压强，这样可以加快化学反应速率，还可以让化学平衡朝生成NH3的方向进行，‎ 故答案为：增大压强，加快反应速率，使平衡朝生成NH3的方向进行；‎ ‎（6）①由4NH3+5O24NO+6H2O、4NO+3O2+2H2O=4HNO3可得：NH3+2O2=HNO3+H2O，则原料氨气和氧气物质的量的投料比为1：2，‎ 故答案为：1：2；‎ ‎②由4NH3+5O24NO+6H2O、4NO+3O2+2H2O=4HNO3可得：NH3+2O2=HNO3+H2O，则按理论上的原料比将原料放在一个具有反应条件的密闭容器中进行，所有物质不与外界交换，则生成1molHNO3、molH2O，则硝酸的质量分数为：×100%=77.8%，‎ 故答案为：77.8%．‎ ‎15、答案：（1）合成塔，N2 +3H22NH3 ，此温度下催化剂效率最高，防止催化剂中毒；‎ ‎（2）冷却塔或（冷凝器）；利用余热，节约能源；b；‎ ‎（3）增大压强，加快反应速率，使平衡朝生成NH3的方向进行；‎ ‎（4）部分NO转化为N2；‎ ‎（5）54．‎ 解：（1）合成氨的工业设备是合成塔；N2与H2合成NH3所用的催化剂是铁砂网，温度过低，反应速率较慢，温度较高，不利合成氨气，选择500℃的主原因是在这个温度下催化剂活性最大；生产中原料气必须进行脱硫可以防止催化剂中毒；‎ 故答案为：合成塔，N2 +3H22NH3 ，此温度下催化剂效率最高，防止催化剂中毒；‎ ‎（2）B为冷凝器或冷却塔；合成氨的反应属于放热反应，用热交换器可以充分利用余热，节约能源；氮、氢混合气体送入合成塔前要通过压缩机压缩，来增大压强，这样可以加快化学反应速率，还可以让化学平衡朝生成NH3的方向进行；a和b是两个通水口，其中入水口应考虑下进上出；‎ 故答案为：冷却塔或（冷凝器）；利用余热，节约能源；b；‎ ‎（3）增大压强，加快反应速率，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡朝生成NH3的方向进行；‎ 故答案为：增大压强，加快反应速率，使平衡朝生成NH3的方向进行；‎ ‎（4）各反应为放热反应，高温下不利于向正反应进行，由图象可知，温度高于900℃时，NO的产率降低，氮气的产率增大，故温度高于900℃时应是部分NO转化为N2；‎ 故答案为：部分NO转化为N2；‎ ‎（5）由NH3制NO的产率是94%、NO制HNO3的产率是89%，根据氮原子守恒可知，NH3～NO～HNO3，则1mol氨气可得到硝酸1mol×94%×89%=0.8366mol，由HNO3+NH3═NH4NO3，则该反应消耗的氨气的物质的量为0.8366mol，氨气的质量之比等于物质的量之比，则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量的百分数为×100%=54%；即制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量的54%；‎ 故答案为：54．‎ ‎16、答案：（1） 合成塔 铁触媒 ‎（2）CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O＝CaCO3↓＋（NH4）2SO4 生成的CaCO3溶解度小于CaSO4‎ 有利于反应向正向进行。 ‎ ‎（3）CO2 生石灰 ‎（4）该流程中产生的CO2循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生。‎ 解：（1）合成氨反应的化学方程式是：，合成氨是在合成塔中进行，催化剂通常用铁触媒。‎ ‎（2）沉淀池中通入了氨气和CO2，会生成CO32-，CO32-会和CaSO4反应生成CaCO3，故反应方程式为：CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O＝CaCO3↓＋（NH4）2SO4；该反应能进行是因为生成的CaCO3溶解度小于CaSO4有利于反应向正向进行。‎ ‎（3）从该流程图看出煅烧炉中生成的CO2可以用于沉淀池中的反应，故可以循环使用的物质好似CO2；煅烧炉中是CaCO3分解生成CaO和CO2，故副产品是CaO（生石灰）；‎ ‎（4）绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是：该流程中产生的CO2循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生。‎ ‎17、答案：（1）压碎催化剂，缩短催化剂寿命；‎ ‎（2）增大气液接触面积；可使NO全部转化成HNO3；‎ ‎（3）用湿润的红色石蕊试纸检测，试纸变蓝的位置即是氨气泄漏处；‎ ‎（4）50%；‎ ‎（5）N2；4NH3+5O24NO+6H2O；生成NO的反应为放热反应，升高温度转化率下降；‎ ‎（6）71.1。‎ 解：（1）氨合成反应是气体体积减小的放热反应，在氨合成塔适宜的压强是20～50MPa，如果压强过大，除对设备要求高外，还会导致的结果是压碎催化剂，缩短催化剂寿命；‎ ‎（2）合成硝酸的吸收塔内填充瓷环，其作用是增大气液接触面积，吸收塔中还需补充空气的目的是可使NO全部转化成HNO3；‎ ‎（3）若输送NH3的管道某处发生泄漏，由于氨气的水溶液显碱性，会使湿润的红色石蕊试纸变为蓝色，所以用湿润的红色石蕊试纸检测，试纸变蓝的位置即是氨气泄漏处；‎ ‎（4）在一定温度和压强的密闭容器中，将物质的量之比为3:2的H2和N2混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气中氨的体积分数为25%，假设反应的N2的体积是x，则反应的氢气的体积是3x，反应产生的NH3的体积是2x，此时H2的物质的量是(3-3x)，N2是(2-x)，所以2x÷[2x+(3-3x)+ (2-x)]= 25%，解得x=0.5，所以此时H2的转化率为(3×0.5)÷3=50%；‎ ‎（5）制硝酸氧化炉中氨气和氧气在145℃就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物，根据图示可知，在温度较低时以生成N2为主，900℃时氨气被氧化产生NO，发生主要反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O ；当温度高于900℃时， NO产率明显下降的原因是生成NO的反应为放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，使反应物NH3转化率下降。‎ ‎（6）N2、H2合成氨时，N2+3H22NH3；H2的转化率为60%，10tH2的物质的量是n(H2)=5×106mol；合成氨气的物质的量是n(NH3)= 5×106mol×60%×2/3=2×106mol；假设用于催化氧化制HNO3的氨的物质的量是x，由于氨的损失20%，所以产生的硝酸的物质的量是(1-20%)x，与硝酸反应的氨的物质的量是(1-20%)x，(1-20%)x+x=2×106mol,x=1.11×106mol，反应产生的硝酸铵的质量是m(NH4NO3)=‎ ‎ (1-20%)x×80g/mol=1.11×106mol×80%×80g/mol=71.1×106g=71.1吨。‎ ‎18、答案：（1）CH4+2H2O CO2+4H2或CH4+H2OCO+3H2；‎ ‎（2）沉淀池；NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓；‎ ‎（3）NaCl；CO（NH2）2+H2O=2NH3↑+CO2↑；‎ ‎（4）制玻璃、制肥皂；‎ ‎（5）① 往少量的最后一次洗涤所得滤液中加入稀H2SO4溶液（或AgNO3溶液），若产生白色沉淀，则沉淀没有洗涤干净，若无白色沉淀，则沉淀已洗涤干净．‎ ‎② （1﹣）×100%．‎ 解：（1）依据题给的信息，甲烷与水在高温催化剂作用下生成二氧化碳（或一氧化碳）和氢气，故化学反应方程式为CH4+2H2O CO2+4H2或CH4+H2OCO+3H2，故答案为：CH4+2H2O CO2+4H2或CH4+H2OCO+3H2；‎ ‎（2）在生产中，设备A中应生成目标产物纯碱，故A为沉淀池，发生的反应为：NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，故答案为：沉淀池；NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓；‎ ‎（3）副产物为氯化铵，需要引入氯离子，且目标产物为纯碱，故在通入氨气的同时，加入NaCl，尿素的水解生成氨气和二氧化碳，故反应为：CO（NH2）2+H2O=2NH3↑+CO2↑，故答案为：NaCl；CO（NH2）2+H2O=2NH3↑+CO2↑；‎ ‎（4）纯碱在日常生活中应用广泛，常用于制玻璃、制肥皂、造纸、纺织、印染等，故答案为：制玻璃、制肥皂；‎ ‎（5）①检验沉淀是否洗净的方法为：往少量的最后一次洗涤所得滤液中加入稀H2SO4溶液（或AgNO3溶液），若产生白色沉淀，则沉淀没有洗涤干净；若无白色沉淀，则沉淀已洗涤干净，‎ 故答案为：往少量的最后一次洗涤所得滤液中加入稀H2SO4溶液（或AgNO3溶液），若产生白色沉淀，则沉淀没有洗涤干净，若无白色沉淀，则沉淀已洗涤干净．‎ ‎②生成ng固体为BaCO3，物质的量为：，故碳酸钠的质量为：，故氯化钠的质量为（m﹣），故质量分数为（）=，故答案为：（1﹣）×100%．‎ ‎19、答案：（1）压强；‎ ‎(2)铁触媒；10～30MPa；400～500℃；‎ ‎（3）③；CH4+H2OCO+3H2、CO+H2OCO2+H2；‎ ‎（4）N2、H2；‎ ‎（5）①NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2；②Na2CO3+2NO2═NaNO2+NaNO3+CO2．‎ 解：（1）根据勒沙特列原理，增加压强平衡向气体体积减小的方向移动，而催化剂能同等程度的改变正逆反应速率，对化学平衡没有影响，‎ 故答案为：压强；‎ ‎(2)工业上考虑反应物的转化率、反应速率、对设备的要求等因素，选择合成氨的条件为10～30MPa、400～500℃、铁触媒，‎ 故答案为：铁触媒；10～30MPa；400～500℃；‎ ‎（3）①电解水制取氢气，要消耗电能，反应难度较大；‎ ‎②由煤或焦炭与水反应制取氢气，反应残留固体多，煤中杂质较多，得到气体不纯；‎ ‎③由天然气或重油制取氢气，产生的污染较小，产生氢气的效率较高，反应方程式为CH4+H2OCO+3H2、CO+H2OCO2+H2，‎ 故答案为：③；CH4+H2OCO+3H2、CO+H2OCO2+H2；‎ ‎（4）合成氨反应是可逆反应，未反应的氮气和氢气可以循环使用，故答案为：N2、H2；‎ ‎（5）根据元素守恒，纯碱与NO和NO2反应，生成NaNO2、NaNO3，且放出CO2，反应的化学方程式为①NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2，②Na2CO3+2NO2═NaNO2+NaNO3+CO2，‎ 故答案为：①NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2；②Na2CO3+2NO2═NaNO2+NaNO3+CO2．‎ ‎20、答案：（1）液化、分馏；与碳反应后除去CO2；C+H2OCO+H2；CH4+H2OCO+3H2；‎ ‎（2）合成（氨）塔；N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）；‎ ‎（3）冷凝塔或冷凝器；n；高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，逆向冷凝效果好；‎ ‎（4）将液氨与未反应的原料气分离；‎ ‎（5）13.8．‎ ‎（1）分离空气提取氮气的方法有两种，以上液化、分馏空气，另一种为空气与碳反应生成二氧化碳，反应后除去二氧化碳气体；C和水反应的方程式为C+H2OCO+H2，甲烷与水反应的方程式为CH4+H2OCO+3H2，‎ 故答案为：液化、分馏；与碳反应后除去CO2；C+H2OCO+H2；CH4+H2OCO+3H2；‎ ‎（2）合成氨的设备为合成塔，发生N2（g）+3H2（g） 2NH3（g），‎ 故答案为：合成（氨）塔；N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）；‎ ‎（3）冷凝分离设备为冷凝塔或冷凝器，水流和气流方向应逆向，则入水口是n，高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，可使冷水充满冷凝器，逆向冷凝效果好，‎ 故答案为：冷凝塔或冷凝器；n；高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，逆向冷凝效果好；‎ ‎（4）分离器用来分离液氨和原料气，故答案为：将液氨与未反应的原料气分离；‎ ‎（5）设CO的起始浓度为xmol，H2‎ O的起始浓度为ymol，则转化的CO的最小值为0.9x，‎ ‎ CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）‎ 起始 x y 0 0 ‎ 变化 0.9x 0.9x 0.9x 0.9x 平衡 0.1x y﹣0.9x 0.9x 0.9x 根据平衡常数列式：=0.627，‎ 解得： =13.8．故此只要此值大于13.8，转化率就会超过90%．‎ 故答案为：13.8． ‎