空气分离氨的工业合成检测题.docx

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空气分离氨的工业合成检测题

《空气分离、氨的工业合成》测试题

A卷（基础强化）

（测试时间：

90分钟满分：

100分）

一、选择题（每小题只有一个正确选项，每小题3分，共45分）

1、下列各项不属于我国城市空气质量报告内容的是（）

A.SO2B.CO2C.NO2D.PM10

2、氮气是空气的主要组成部分。

因此科学家根据蒸汽机的原理，设计制造出了液氮蒸汽机，即利用液态氮的蒸发来驱动机车，从而达到环境保护的目的。

其原理是（）

A.N2在空气中燃烧放热B.N2与H2反应放热

C.N2在空气中约占78%（体积分数）D.液态氮的沸点为-196℃，远低于常温

3、下列操作利用吸附作用分离的是（）

A.深冷分离B.变压吸附C.蒸馏和精馏D.膜分离

4、下列分离物质的方法中，不是根据粒子大小进行分离的是（）

A.渗析B.过滤C.蒸馏D.膜分离

5、在压强为1.01×5Pa时液态氮的沸点是-196℃，液态氧的沸点是-183℃，液态氦的沸点是-269℃。

采用深冷分离法从空气中分离这3种气体时，随温度升高它们逸出的先后顺序是（）

A.氦气、氮气、氧气B.氧气、氮气、氦气

C.氮气、氧气、氦气D.氧气、氦气、氮气

6、下列关于空气分离的叙述中，不正确的是（）

A.深冷分离法分离空气时，使空气温度降低的方法是先加压，再进行热交换，最后进行节流膨胀

B.变压吸附法是由在生产中加压吸附和减压解吸交替操作而得名

C.膜分离法所使用的薄膜不需要具有特殊的性质

D.分离技术伴随着生产力的发展、科学的进步，从低级到高级不断地改进、创新

7、下列说法中正确的是（）

A.深冷分离法是大规模生产高纯度氧气、氮气等气体的方法，并且能耗小，生产成本较低

B.空气的成分自古至今都是不变的

C.在绝热的条件下，将空气加压通过节流阀后突然膨胀，叫做节流膨胀

D.精馏也叫分馏，是在一个设备内同时进行多次部分汽化和部分冷凝来分离液态混合物的方法

8、下列关于膜分离技术的说法中，不正确的是（）

A.膜分离所使用的薄膜必须具有使某些物质可以通过，另一些物质不能通过的特性

B.膜分离法制备富氧空气是利用空气透过气体分离膜时，由于氧气和氮气透过的能力不同而使二者分离的方法

C.膜分离技术制备的富氧空气的含氧量在35%左右

D.膜分离技术只能用于空气的分离

9、合成氨工业上采用了循环操作，主要原因是（）

A.加快反应速率B.提高NH3的平衡浓度

C.降低NH3的沸点D.提高N2和H2的利用率

10、为了进一步提高合成氨的生产效率，科研中最具有开发价值的是（）

A.寻找N2的新来源

B.研制低温下活性较大的催化剂

C.研制500℃左右时活性较大的催化剂

D.研制耐高温、高压的材料，用于建造氨合成塔

11、在合成氨反应N2+3H2

2NH3中，在下列情况下，不能使化学反应速率增大的是（）

A.加入氮气B.加入合适的催化剂

C.减小压强，扩大容器体积D.适当升高温度

12、在可逆反应X+2Y

2Z（吸热）中，X、Y、Z是三种气体，为了有利于Z的生成，应采用的反应条件是（）

A.高温高压B.高温低压C.低温高压D.低温低压

13、2mol气体A与3mol气体B在一定条件下发生反应：

A（g）+3B（g）

2C（g）（放热），达到平衡时，B转化率为50%，则A转化率为（）

A.50%B.40%C.30%D.25%

14、将V1L的H2和V2L的N2在一定条件下发生反应，达到平衡后，混合气体总体积为V3L（气体体积均在相同条件下测定），则生成NH3的体积是（）

A.（V1+V2+V3）LB.（V1+V2－V3）L

C.（V1+V2－2V3）LD.[V3－（V1+V2）]L

15、以下事实中，不能用勒夏特列原理说明的是（）

A.温度过高对合成氨不利

B.合成氨在高压下进行是有利的

C.合成氨在高温下进行和加入催化剂都能使化学反应速率加快

D.增大N2的浓度可提高平衡混和物中NH3的含量

二、填空题（本题包括6小题，共43分）

16、（4分）空气液化和各组分分离流程图：

17、（共10分，未特殊标明的各1分）合成氨工业的主要反应为：

N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）（正反应为放热反应），回答下列问题。

（1）原料N2不能用空气代替，而必须用纯N2，这是因为。

H2来自水和焦炭，有关的化学方程式为：

。

（2分）

原料气体必须经过净化的原因是。

（2）在合成塔中合成氨要在高温、高压和有催化剂的条件下进行，试分析各反应条件的作用：

温度（5000C）。

压强（5×107Pa）。

催化剂（铁触媒）。

高温

（3）从合成塔里出来的混合气体中含15%的氨。

①若N2和H2的转化率相等，则转化率为。

（2分）

②工业上采用法将氨分离出来。

18、（2分）在合成氨反应中，进入合成塔的气体体积比为N2∶H2∶NH3=6∶18∶1，从合成塔出来的气体体积比为N2∶H2∶NH3=9∶27∶8，则H2的转化率为

19、（6分）已知2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）为放热反应，其实验数据如下：

压强

转化率

温度

不同条件下SO2的转化率

10MPa

50MPa

100MPa

500MPa

1000MPa

4500C

97.5

98.9

99.2

99.6

99.7

5500C

85.6

92.9

94.9

97.7

98.3

（1）应选用的温度是________，其理由是______________________________________。

（2）应选用的压强是________，其理由是_______________________________________。

20、（11分）在硫酸的工业生产中，通过下列反应使SO2转化为SO3：

2SO2+O2

2SO3（正反应放热）。

已知常压下SO3体积分数为91%，试回答：

（1）在生产中常用过量的空气是为了。

（2）加热到400—500℃是由于。

（3）压强应采用（高压、常压）。

原因是。

（4）常用浓H2SO4来吸收SO3，而不是用水，是因为。

（5）尾气中的SO2必须回收，是因为。

21、（10分）下面是关于汽车燃料及其燃烧产物性质的问题。

（1）下图对三种不同类型汽车（以序号1、2、3表示）的废气排放情况进行了比较。

这三种汽车分别是以汽油为燃料的汽车、以天然气（主要成份是甲烷）为燃料的汽车和电动汽车。

请判断其中序号为1的是汽车，序号为3的是汽车。

碳氢化合物一氧化碳（CO）氮氧化物（NOx）二氧化碳（CO2）

（2）图为一定量饱和Ca（OH）2溶液中通入二氧化碳气体后，产生CaCO3白色沉淀的质量与二氧化碳体积之间的关系曲线。

试回答：

OA段曲线和AB段曲线所表示的反应方程式是

OA：

AB：

A点时已参加反应的CO2和Ca（OH）2的物质的量之比为。

B处溶液中存在的浓度较大的两种离子是和。

（填离于符号）

将B处生成的溶液煮沸，可见到的现象是。

三、实验题（本题只有1小题，共12分）

22、航天飞行器座舱内空气更新过程如图所示：

（1）Ⅱ是CO2和H2的反应装置，该反应的化学方程式______________________________

（2）从装置Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ可看出，O2的来源是CO2和H2O，宇航员每天消耗28molO2，呼出23molCO2，则宇航员每天呼出的气体中含H2O__________mol。

（3）以下是另一种将CO2转化为O2的实验设想

其中，由MgCl2·6H2O制取无水MgCl2的部分装置（铁架台、酒精灯已略）如下：

①下图中，装置a由________、_____________、双孔塞和导管组成

②循环物质甲的名称是__________

③制取无水氯化镁必须在氯化氢存在的条件下进行，原因是_______________________

④装置b中填充的物质可能是______________（填入编号）

e.硅胶f.碱石灰g.无水氯化钙h.浓硫酸

⑤设计d装置要注意防止倒吸，请在方框中画出d装置的简图，并要求与装置c的出口处相连（铁架台不必画出）。

B卷（能力提高）

（测试时间：

50分钟满分：

50分）

一、选择题（每小题只有一个正确选项，每小题3分，共24分）

1、一氧化碳和氢气可以合成甲醇，反应：

CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）（正反应放热）。

为了增加甲醇的单位时间产量，工厂应采取的正确措施是（）

A.高温、高压B.低温、高压、催化剂

C.低温、高压D.适宜温度、高压、催化剂

2、一定温度下,向密闭容器中充入1.0molN2和3.0molH2，反应达到平衡时，测得NH3的物质的量为0.6mol。

若在该容器中开始时N2的物质的量为2.0mol，H2为6.0mol，则平衡时NH3的物质的量为（）

A.若为定容容器，n（NH3）=1.2mol

B.若为定容容器，n（NH3）＜1.2mol

C.若为定压容器，n（NH3）=1.2mol

D.若为定压容器，n（NH3）＞1.2mol

3、一定温度下，某密闭容器里发生可逆反应：

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）（正反应吸热），当达到平衡时，测得各物质均为nmol。

欲使H2的平衡浓度增大1倍，其它条件不变时，下列措施可采用的是（）

A.升高温度

B.再通入nmolCO和nmolH2O（g）

C.再通入2nmolCO2和2nmolH2

D.使用催化剂

4、在一定条件下，某密闭容器中发生反应：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）（正反应为放热反应），反应达平衡后，SO2、O2、SO3的物质的量之比为3∶2∶4。

其他条件不变，升高温度，达到新的平衡时，n（SO2）=1.4mol，n（O2）=0.9mol，则此时SO3的物质的量为（）

A.1.8molB.1.6molC.1.4molD.2.0mol

5、某温度时，容积为VL的密闭容器中放有1.2mol氨气，达到平衡时有80%的氨气分解为氮气和氢气，此时容器内的压强为氨分解前压强的（）

A.0.9倍B.2.7倍C.1.8倍D.3.6倍

6、体积比为2∶3的N2和H2的混合气体，在一恒温恒压装置中发生反应。

达到平衡时，容器内气体的密度变为反应开始时的5/4，则N2的转化率为（）

A.50%B.37.5%C.25%D.12.5%

7、在相同温度下，有相同体积的甲、乙两容器，甲容器中充入1gN2和1gH2，乙容器中充入2gN2和2gH2。

下列叙述中，错误的是（）

A.化学反应速率：

乙＞甲

B.平衡后N2的浓度：

乙＞甲

C.H2的转化率：

乙＞甲

D.平衡混合气中H2的体积分数：

乙＞甲

8、在一定温度、压强下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中NH3的体积分数为25%。

若反应前后的温度、压强保持不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是（）

A.1∶5B.1∶4C.1∶3D.1∶2

二、填空题（本题包括3小题，共43分）

9、（8分）正常情况下，大气中含有约78%的N2，21%的O2，还含有少量的CO2、水蒸气以及稀有气体和杂质。

如果大气中二氧化碳的含量明显增加，就会引起“温室效应”，导致全球变暖。

（1）二氧化碳是共价化合物，它的电子式可表示为__________________。

（2）实验室中检验CO2气体最方便的方法是将CO2气体通入饱和的澄清石灰水中，产生的实验现象是_______________，相应的反应方程式为__________________________________。

　（3）在宇宙飞船和太空站上工作的宇航员，在密闭的工作舱内需要吸入氧气，呼出CO2，飞船内可以使用一种物质，它能吸收CO2，并产生氧气，该物质是_________，其反应方程式为________________________________。

10、（8分）

（1）图瓦卢是由多个珊瑚礁形成的岛国。

由于大气中CO2含量的剧增，大量珊瑚礁（主要成分是碳酸钙）被海水侵蚀，其原因是（用化学方程式表示）：

（2）温室效应导致海平面上升，引起温室效应的人为原因主要是：

（3）为了控制温室效应。

各国科学家提出了不少方法和设想。

有人根据液态CO2密度大于海水密度的事实，设想将CO2液化后，送入深海海底。

以减小大气中CO2的浓度。

为使CO2液化，可采用的措施是（）。

A减压、升温B增压、升温C减压、降温D增压、降温

（4）科学家致力于二氧化碳的“组合转化”技术研究，把过多的二氧化碳转化为有益于人类的物质。

如将CO2和H2以1︰4的比例混合，通入反应器。

在适当的条件下及反应，可获得一种重要的能源。

请完成以下化学方程式：

CO2＋4H2→（）＋2H2O

若将CO2与H2混合，在一定条件下以1︰3的比例发生反应，生成某种重要的化工原料和水。

该化工原料可能是（）。

A烷烃B烯烃C炔烃D芳香烃

（5）快速、有效地减缓大气中CO2大量增加的生态学措施是

A使用天然气等燃料B控制全球人口增长

C植树造林，保护森林D立即减少煤和石油的燃烧

11、（5分）在一定温度下，把2体积N2和6体积H2通入一个带活塞的体积可变的容器中，活塞的一端与大气相通（如图所示）。

容器中发生以下反应：

N2+3H2

2NH3（放热），若达到平衡后，测得混合气体的体积为7体积。

据此回答下列问题：

（1）保持上述反应温度不变，设a、b、c分别代表初始加入的N2、H2和NH3的体积，如果反应达到平衡时，各物质的百分含量和体积与上述平衡时完全相同，那么：

①若a=1，c=2，则b=。

在此情况下，反应起始时将向方向进行。

②若需规定起始反应向逆方向进行，则c的范围是。

（2）在上述装置中，若需控制平衡后混合气体为6．5体积，则可采取的措施是。

理由是。

三、实验题（本题只有1小题，共9分）

12、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。

《空气分离、氨的工业合成》测试题参考答案

A卷（基础强化）

一、1B2D3B4C5A6C7D8D9D10B11C12A13D14B15C

二、16、热交换气态蒸馏精馏

17、

（1）空气中的O2与H2混合加热会发生爆炸；

C（s）+H2O（g）

CO（g）+H2（g），

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）；

除去原料气中的杂质，防止催化剂中毒。

（2）加快反应速率，缩短达到平衡的时间；既加快反应速率，也能促使平衡向正反应方向移动，提高NH3在平衡混合物中的百分含量；加快反应速率，缩短达到平衡的时间。

（3）①26．1％②液化。

18、25%解析：

设进入合成塔的N2、H2、NH3的物质的量分别为6mol、18mol、1mol，反应转化的N2物质的量为x，则：

N2+3H2

2NH3

起始量6mol18mol1mol

转化量x3x2x

平衡量6mol－x18mol－3x1mol＋2x

（6mol－x）∶（18mol－3x）∶（1mol＋2x）＝9∶27∶8

解得：

x＝1．5mol

所以转化的H2的物质的量为4．5mol，H2的转化率为

×100%＝25%

19、

（1）4500C，温度低，SO2的转化率高；

（2）10MPa；10Mpa下SO2的转化率已很高，加压转化率相差不大，选择常压节省动力，简化设备。

解析：

从表中数据可知，升高温度，SO2的转化率降低，故应选择温度为4500C。

增大压强，SO2的转化率增大，理论上应选择高压，但仔细分析转化率数据可以知道，在10MPa下的转化率为97.5%，已经很高了，而增大压强，需要的动力很大，转化率增大的却很少，故应选择10MPa。

20、

（1）增大氧气的浓度，使平衡向正反应方向移动，提高了二氧化硫的转化率，使成本高的二氧化硫得到充分利用。

（2）400—500℃是催化剂的活性温度，选择此温度可提高反应速率，缩短到达平衡所需的时间。

（3）常压。

因为常压下SO3体积分数已达91%，若再加压对设备及动力系统要求高、成本高、使生产效益低。

（4）用水吸收SO3会形成酸雾，使吸收的速率减慢。

（5）SO2有毒。

避免对环境的污染。

21、

（1）电动；以汽油为燃料的

（2）Ca（OH）2＋CO2=CaCO3↓＋H2O；CaCO3＋CO2＋H2O＝Ca（HCO3）2；1︰1；Ca2＋；HCO3－；生成白色沉淀

三、实验题

22、

（1）2H2+CO2=2H2O+C

（2）10（3）①分液漏斗烧瓶

②盐酸③防止水解④eg⑤

B卷（能力提高）

一、选择题

1、D

2、C解析：

起始量为原来的二倍，若在定压容器中，平衡转化率不变，NH3的平衡量为原平衡的二倍；若在定容容器中，等效于二份原平衡混合气加压，转化率增大，NH3的平衡量大于原平衡的二倍。

3、C解析：

欲使H2的平衡浓度增大1倍，即H2的物质的量为2nmol。

升温虽然可以使平衡右移，但原平衡中CO和H2O只有nmol，不能完全转化为H2，所以H2的物质的量不可能增加到2nmol；同理，再通入nmolCO和nmolH2O也不能完全转化为H2；使用催化剂不改变平衡时各物质的量）

4、C

5、C解析：

温度、压强一定时，压强之比气体等于物质的量之比。

根据反应前后的差量关系，分解的NH3的量，也就是气体增加的量，所以NH3分解80%，气体物质的量增加80%，压强增大80%）

6、C解析：

设开始时N2、H2分别为2mol、3mol，共有5mol。

由于气体总质量守恒，所以恒温恒压条件下，气体密度与体积成反比，即气体密度与气体总物质的量成反比，平衡混合气体共有5mol×4/5=4mol，气体减少1mol，即生成1molNH3，反应了0．5molN2，则N2的转化率为

）

7、D解析：

乙容器中反应物浓度大，反应速率快；假设开始时乙的容器体积是甲的两倍，则甲与乙达到相同平衡，再将乙容器体积压缩至与甲相等，在此过程中平衡向正反应方向移动，即N2、H2的转化率增大，体积分数减小；因为压缩时乙中各物质浓度是甲中的二倍，平衡移动虽然使N2、H2浓度减小，但仍比甲大。

）

8、A解析：

同温、同压下，气体的体积之比等于气体的物质的量之比。

设平衡时混合气体的物质的量为100mol，则NH3为25mol，N2和H2的物质的量和为75mol，根据反应方程式可知，生成25molNH3，气体的总物质的量减小25mol，所以反应前气体的总物质的量为125mol，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是1∶5。

二、填空题

9、

（1）OCO

（2）产生白色沉淀（或白色混浊）     Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O　　（3）Na2O2；　2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑

10、

（1）CaCO3＋CO2＋H2O=Ca（HCO3）2

（2）大量燃烧煤、石油等矿物燃料。

（3）D（4）CH4B（5）C

11、

（1）①3；逆②1＜c≤4

（2）降温；正反应放热，降温使平衡向右移动，造成气体体积减小。

解析：

N2＋3H2

2NH3

起始260

变化量x3x2x

平衡2-x6-3x2x　

平衡时各物质总量为8-2x＝7，x＝0．5

平衡时N2、H2、NH3分别为1．5、4．5、1体积。

若欲达到相同平衡，用a、b、c分别代表N2、H2和NH3体积的初始状态相当于由原起始状态转化而来，所以：

N2＋3H2

2NH3

起始Ⅰ260

起始Ⅱabc

变化量2-a6-bc

则（2-a）∶（6-b）∶c=1∶3∶2，即c=4-2a=

将a=1或c=2代入计算，得b=3。

由于a+b+c=1+3+2=6＜7，所以反应向气体体积增加的方向（即逆反应方向）建立平衡。

原平衡中若规定起始反应向逆方向进行，则应满足条件：

a+b+c＜7，将a、b用c表示并代入不等式计算得c＞1；又因为c=4-2a，a取最小值零，c取最大值4；所以c的范围是：

1＜c≤4若需控制平衡后混合气体为6．5体积，即相当于使原平衡向逆反应方向移动，可采用降温的方法。

三、实验题

12、I.制化肥、制硝酸II.②④

III.

（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N2H2

（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

2NH3