高中化学竞赛题合成氨硝酸工业Word文档格式.docx
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A升温、加压B降温、加压C升温、降压D降温、降压
.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
.下面是合成氨的简要流程示意图:
沿X路线回去的物质是
AN2和H2B催化剂CN2DH2
.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
D500℃左右比室温更有利于合成氨的反应
.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
.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
.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
A3︰4B3︰2C2︰3D1︰2
.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O2D降温
.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
A75.8%B76.8%C77.8%D78.8%
.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%)。
.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100tNH3制硝酸铵时,用于制HNO3的氨为t,可制出NH4NO3t。
.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。
.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。
.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)nmolCH4经一次转化后产生CO0.9nmol、产生H2mol(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)。
.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
~
的反应器中发生如下反应:
ACH4+2O2=CO2+2H2OBCH4+H2O(g)=CO+3H2
C2CH4+3H2O(g)=CO+CO2+7H2DK2CO3+CO2+H2O=2KHCO3
ECO+H2O(g)
CO2+H2+热F2H2+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?
.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__________________。
.Ⅰ.合成氨工业对化学的国防工业具有重要意义。
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。
.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?
.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?
.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11.2L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?
.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H2mol。
(2)CH4和O2的反应为:
2CH4(s)+O2(s)→2CO(g)+4H2(s)。
设CH4同时和H2O(g)及O2(g)反应,1m3(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
CO
H2
N2
O2
体积/L
25
60
15
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?
.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1200m3的天然气要生成1.00t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?
.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