课题2 人工固氮技术合成氨.docx

1、课题2 人工固氮技术合成氨人工固氮技术合成氨第2课时一选择题（共16小题）1下列转化属于工业固氮的是（）AN2NO BN2NH3 CNH3NH4Cl DNH4HCO3NH32将空气中氮气转化为氮的化合物的过程称为固氮图中能实现人工固氮的是（）A闪电 B电解饱和食盐水车间 C根瘤 D合成氨车间3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下列反应不属于氮的固定反应是（）AN2+3MgMg3N2 BN2+3H22NH3 C2NO+O22NO2 DN2+O22NO5属于工业固氮的是（）A用N2和H2合成氨 B闪电将空气中N

2、2转化为NO C用NH3和CO2合成尿素 D固氮菌将氮气变成氨6下列说法不正确的是（）A“氮的固定”过程氮元素一定被氧化 B工业上利用电解熔融氧化铝的方法制备金属铝 C氮氧化物会造成“光化学烟雾”、“酸雨”等环境危害 D长期放置的浓硝酸常显黄色是因为溶有NO2的缘故7雷雨天气中，发生自然固氮的氮元素在土壤中的主要存在形式是（）ANH4+ BNO3 CHNO3 DNH3H2O8氮是植物生长的必需元素。有关说法中错误的是（）A氮气分子很稳定 B氨气是极性分子 C尿素属于铵态氮肥 D闪电实现了大气固氮9属于人工固氮的是（）A4NH3+5O24NO+6H2O B2NO+O22NO2 C2N2+3H22

3、NH3 DN2+O22NO10下列过程属于人工固氮的是（）A分离液态空气制氮气 B闪电时N2 转化为NO C合成氨 D豆科作物根瘤菌将N2 转化为NH311下列过程不属于固氮的是（）A雷电时生成氮的氧化物 B工业上用氢气与氮气合成氨 C植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐 D豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐12下列过程属于人工固氮的是（）A分离液态空气制氮气 B闪电时N2转化为NO C工业合成氨 D豆科作物根瘤菌将N2转化为含氮化合物13氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键，海洋中无机氮的循环过程如图表示。下列说法错误的是（）A过程属于氮的固定 B过程的发生需要还原剂

4、C过程都属于化学变化 D向海洋排放含NH4+的废水会影响NO3的含量14不属于氮的固定的是（）A在根瘤菌作用下氮气转变成氮肥 B打雷时氮气转变成一氧化氮 C氨气与二氧化碳反应生成尿素 D氮气与氢气合成氨15下列过程属于人工固氮的是（）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转化为含氮化合物16下列反应中，起了氮的固定作用的是（）AN2与H2在一定条件下合成氨 B由氨制成碳酸氢铵或硫酸铵 CNO与O2反应生成NO2 DNO2与H2O反应生成HNO3二填空题（共5小题）17“雷雨肥庄稼“的方程式是 18写出“雷雨发庄稼”过程的三个化学方程式：（1） （2）

5、 （3） 19氮的固定主要有三大途径，它们是 、 、 ；氮肥主要有 、硝态氮肥和 ，目前氮肥中使用量最多的一种肥料是 ；含 三要素中的两种或两种以上的化学肥料称复合肥料20如图是有关氮的循环示意图。（1）过程中通过 的作用将空气中的氮气固定下来。（2）请写出中合成氨反应的化学方程式： 。（3）请写出中固氮反应的方程式： 。（4）过程中的亚硝酸盐有毒，工业上若直接排放将造成对环境的污染。已知NaNO2遇到还原性较强的NH4+等被还原为N2在废液中加入下列物质不能使NaNO2无害化排放的是 。aH2O2 bNH4Cl cKNO3。21科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法曾有实验报道

6、：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见表（光照、N2压力1.0105Pa、反应时间3h）：T/K303313323353NH3生成量/（106mol）4.85.96.02.0相应的热化学方程式如下：N2（g）+3H2O（1）2NH3（g）+O2（g）H1+765.2kJmol1回答下列问题：（1）请在答题卡的坐标图中，画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注（2）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢请提出

7、可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议： （3）工业合成氨的反应为N2（g）+3H2（g）2NH3（g）设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol N2（g）和1.60molH2（g），反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数（NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为计算该条件下N2的平衡转化率；该条件下反应2NH3（g）N2（g）+3H2（g）的平衡常数三解答题（共3小题）22在雷电作用下，大气中游离态的氮会少量转化为化合态的氮并随雨水落下，用化学方程式表示上述过程 ， ， 23氮元素是空气中含量最多的元素，在自然界中的分布十分广泛，在生物体内亦有极大作用。一定条件下

8、，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。回答下列问题：（1）氮分子的电子式为 。（2）图中属于“氮的固定”的是 （填字母）。（3）已知NH4Cl溶液呈酸性，用离子方程式解释原因 。（4）用离子方程式举一例表示循环中发生非氧化还原反应的过程 。（5）若反应h是在NO2与H2O的作用下实现，则该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为 。（6）若反应i是在酸性条件下由NO3与Fe2+的作用实现，则该反应的离子方程式为 。24空气中有大量的N2和O2，植物生成过程却要追加大量的氮肥；大雷雨天，在雨水里能检测到一定量的硝态氮肥，所以有“雷雨肥庄稼”之说。试回答：（1）雷雨天在雨水里含有硝态氮肥的变化过程，

9、用化学方程式表示是： 、 、 （2）使空气中的氮气转化为硝态氮肥的过程称为 。人工固氮技术合成氨第2课时参考答案与试题解析一选择题（共16小题）1【分析】氮的固定是指：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。游离态是指氮气单质。氮的固定有：工业固氮和天然固氮。工业固氮最典型事例是工业合成氨。天然固氮包括自然固氮和生物固氮。自然固氮典型事例是闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮。生物固氮典型事例是豆科植物中寄生有根瘤菌，它含有氮酶，能使空气里的氮气转化为氨。【解答】解：工业固氮是人为将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。AN2NO，氮元素由游离态变为化合态，属于自然固氮，故A不选；BN2NH

10、3游离态的氮转化为化合态氮，符合氮的固定定义，属于工业固氮，故B选；CNH3NH4Cl为不同化合态氮之间转化，不属于固氮，故C不选；DNH4HCO3NH3是同种价态的氮的化合物之间转化，不属于固氮，故D不选；故选：B。2【分析】人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程【解答】解：A闪电时，氮气和氧气反应生成NO，属于自然固氮，故A错误；B电解饱和食盐水阳极上氯离子失电子发生氧化反应得到氯气，阴极上氢离子得到电子生成氢气，总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2，与固氮无关，故B错误；C豆科植物的根瘤菌将氮的化合物转变成植物蛋白，属于生物固氮，故C错误；D合成氨车间N2

11、与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，故D正确；故选：D。3【分析】氮的固定是指：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。游离态是指氮气单质。氮的固定有：人工固氮和天然固氮。人工固氮最典型事例是工业合成氨。天然固氮包括自然固氮和生物固氮。自然固氮典型事例是闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮。生物固氮典型事例是豆科植物中寄生有根瘤菌，它含有氮酶，能使空气里的氮气转化为氨。【解答】解：氮的固定是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程，人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程。A工业上将N2合成氨，N2NH3，氮气是单质，是游离态的氮，转变为化合态NH3，符合氮的固定定义

12、，属于人工固氮，故A正确；B闪电时，氮气和氧气反应生成NO，属于自然固氮，故B错误；C用 NH3和 CO2合成尿素，是化合物转换不是固氮过程，故C错误；D用硫酸吸收氨气得到硫酸铵，是含氮化合物之间的相互转化，不符合氮的固定定义，故D错误；故选：A。4【分析】氮的固定是将游离态的氮即单质氮转化为化合态的氮，据此分析【解答】解：A、此反应将氮单质转化为化合态，属于氮的固定，故A正确；B、此反应将氮单质转化为化合态，属于氮的固定，故B正确；C、此反应将化合态的氮转化为化合态，不属于氮的固定，故C错误；D、此反应将氮单质转化为化合态，属于氮的固定，故D正确；故选：C。5【分析】氮的固定是指：将空气中游

13、离态的氮转化为含氮化合物的过程。游离态是指氮气单质。氮的固定有：工业固氮和天然固氮。工业固氮最典型事例是工业合成氨。天然固氮包括自然固氮和生物固氮。自然固氮典型事例是闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮。生物固氮典型事例是豆科植物中寄生有根瘤菌，它含有氮酶，能使空气里的氮气转化为氨。【解答】解：工业固氮是人为将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。A工业上将N2合成氨，N2NH3，氮气是单质，是游离态的氮，转变为化合态NH3，符合氮的固定定义，属于工业固氮，故A正确；BN2+O22NO，属于自然固氮，故B错误；C用NH3和CO2合成尿素，显然是含氮化合物之间的相互转化，不符合氮的固定定义，故C

14、错误；D豆科植物根瘤菌将N2转化为氮肥，是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程，属于生物固氮，故D错误；故选：A。6【分析】A固氮是将空气中游离态的氮转化为化合态；B工业上通过电解熔融氧化铝制备金属铝；C光化学烟雾的形成主要是汽车尾气排放出的氮氧化物发生复杂的变化造成的；氮氧化物是硝酸型酸雨形成的主要原因；D浓硝酸受热易分解生成二氧化氮、氧气和水，二氧化氮溶于浓硝酸而使溶液呈黄色。【解答】解：A固氮是将空气中游离态的氮转化为化合态，化合价可以升高，被氧化，化合价可以降低，被还原，故A错误；B工业上利用电解熔融氧化铝的方法制备金属铝，故B正确；C氮氧化物与光化学烟雾、酸雨有关，是导致光化学烟

15、雾、酸雨的主要物质，故C正确；D浓硝酸受热易分解生成二氧化氮、氧气和水，二氧化氮溶于浓硝酸而使溶液呈黄色，所以浓硝酸常常显黄色，故D正确；故选：A。7【分析】雷雨天气中发生自然固氮后，N2NONO2NO3，氮元素转化为硝酸盐而存在土壤中，据此分析【解答】解：雷雨天气中发生自然固氮后，由N2转化为NO，NO继续和氧气反应生成NO2，NO2和水反应后生成的硝酸和土壤中的金属矿物反应，氮元素转化为硝酸盐（NO3）而存在土壤中，故选B。8【分析】A氮气分子中含有NN键，键能较大，一般条件下不易和其它物质反应；B极性分子中正负电荷的中心不重合，具有一定的极性，极性分子是由极性键构成的结构不对称的分子；C

16、尿素属于有机物，不是铵盐；D固氮是将大气中的游离态的氮转化为氮的化合物的过程，固氮也就是单质氮变成化合态的氮。【解答】解：A氮气分子中含有NN键，键能较大，一般条件下不易和其它物质反应，氮气分子很稳定，常常作保护气，故A正确；BNH3中N原子形成3个键，有1个孤电子对，为sp3杂化，分子构型为三角锥形，空间结构不对称为极性分子，故B正确；C尿素CO（NH2）2属于有机氮肥，不含有铵根离子，不属于铵态氮肥，故C错误；D闪电时，氮气与氧气反应，生成一氧化氮，游离态的氮转化为化合态的氮，属固氮，故D正确；故选：C。9【分析】氮的固定是指：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。游离态是指氮气单质。

17、氮的固定有：人工固氮和天然固氮。人工固氮最典型事例是工业合成氨。天然固氮包括自然固氮和生物固氮。自然固氮典型事例是闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮。生物固氮典型事例是豆科植物中寄生有根瘤菌，它含有氮酶，能使空气里的氮气转化为氨。【解答】解：氮的固定是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程，人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程。A氨气的催化氧化，是含氮化合物之间的相互转化，不符合氮的固定定义，故A错误；B一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，是含氮化合物之间的相互转化，不符合氮的固定定义，故B错误；C工业上将N2合成氨，N2NH3，氮气是单质，是游离态的氮，转变为化合态NH3，符

18、合氮的固定定义，属于人工固氮，故C正确；D闪电时，氮气和氧气反应生成NO，属于自然固氮，故D错误；故选：C。10【分析】人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程，然后根据选项解答【解答】解：A、分离液态空气制氮气，是氮气的状态发生改变，不属于氮的固定，更不是人工固氮，故A错误；B、闪电时N2转化为NO，属于自然固氮，故B错误；C、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，故C正确；D、豆科作物根瘤菌将N2转化为含氮化合物，属于生物固氮，故D错误。故选：C。11【分析】A雷电时生成氮的氧化物，为自然固氮；B工业上用氢气与氮气合成氨，为工业固氮；C植物的根从土壤

19、中吸收铵根离子和硝酸盐，不是将游离态氮转化为化合态氮；D豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐，为生物固氮。【解答】解：A雷电时生成氮的氧化物，为自然固氮，属于氮的固定，故A正确；B工业上用氢气与氮气合成氨，为工业固氮，属于氮的固定，故B正确；C植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐，不是将游离态氮转化为化合态氮，故不属于氮的固定，故C错误；D豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐，为生物固氮，故D正确，故选：C。12【分析】人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程，然后根据选项解答【解答】解：A、分离液态空气制氮气，是氮气的状态发生改变，不属于氮的固定，更不是人工固氮，故

20、A错误；B、闪电时N2转化为NO，属于自然固氮，故B错误；C、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，故C正确；D、豆科作物根瘤菌将N2转化为含氮化合物，属于生物固氮，故D错误。故选：C。13【分析】A氮的固定作用是指游离态氮元素发生反应生成化合态氮元素的过程为固氮作用，即单质变化为化合物；B从NO3到NO2，氮元素的化合价降低，NO3作氧化剂；C是物理变化；D转化关系图中硝酸根离子增多，反硝化作用增强。【解答】解：A，氮的固定作用是指游离态氮元素发生反应生成化合态氮元素的过程为固氮作用，即单质变化为化合物，分析转化关系图可知只有反应是氮气保护为铵根离子是固氮作用，故A

21、正确；B从NO3到NO2，氮元素的化合价降低，NO3作氧化剂，故过程的发生需要加还原剂，故B正确；C是物理变化，故C错误；D转化关系图中硝酸根离子增多，反硝化作用增强，向海洋排放含NO3的废水会影响海洋中NH4+的含量，故D正确，故选：C。14【分析】将游离态的氮（即氮气）转化为化合态的氮（即氮的化合物）的过程，叫做氮的固定，据此进行判断。【解答】解：A豆科植物的根瘤菌将氮气转变为植物蛋白质，是由氮气转化为氮的化合物，属于氮的固定，故A不符合；B打雷时氮气与氧气反应生成NO，是由氮气转化为氮的化合物NO，属于氮的固定，故B不符合；C氨气与二氧化碳反应生成尿素，是氮的化合态之间的转化，不属于氮的

22、固定，故C符合；D合成氨，是由氮气转化为氮的化合物氨，属于氮的固定，故D不符合；故选：C。15【分析】人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程，据此解答【解答】解：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，故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，故B选；C闪电时N2转化为NO，属于自然固氮，故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，故D不选；故选：B。16【分析】氮的固定是指将游离态的氮元素转化为化合态的氮元素的过程，即将氮气转化为含氮化合物。【解答】解：A氮气和氢气在一定条件下反应生

23、成氨气，游离态的氮元素转化为化合态的氮元素，属于氮的固定，故A正确；B由氨制成碳酸氢铵或硫酸铵是氮元素化合态之间的相互转化，不是固氮，故B错误；C一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，属于氮的化合物之间的转化，不属于固氮，故C错误；D3NO2+H2O2HNO3+NO是氮的化合物之间的转化，不是固氮作用的反应，故D错误；故选：A。二填空题（共5小题）17【分析】氮气与氧气在放电条件下反应生成一氧化氮，一氧化氮被氧化生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，据此解答【解答】解：氮气与氧气在放电条件下反应生成一氧化氮，方程式为：N2+O22NO；一氧化氮被氧化生成二氧化氮，方程式：2NO+O22N

24、O2 ；二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，方程式：3NO2+H2O2HNO3+NO；故答案为：N2+O22NO；2NO+O22NO2 ；3NO2+H2O2HNO3+NO18【分析】在放电条件下，氮气跟氧气能直接化合生成无色的一氧化氮气体；一氧化氮不溶于水，在常温下易跟空气中的氧气化合，生成红棕色的二氧化氮气体；二氧化氮易溶于水，它溶于水后生成硝酸和一氧化氮，据此书写方程式【解答】解：“雷雨发庄稼”，空气中的N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的一氧化氮气体，N2+O22NO；一氧化氮的密度比空气略大，不稳定，常温下就易与空气中的O2反应生成红棕色的二氧化氮气体，2NO+O22NO

25、2；二氧化氮气体有毒，易与水反应生成硝酸（HNO3）和一氧化氮，3NO2+H2O2HNO3+NO；生成的硝酸随雨水淋洒到大地上，同土壤中的矿物相互作用，生成可溶于水的硝酸盐可作氮肥，植物生长得更好，故答案为：N2+O22NO；2NO+O22NO2；3NO2+H2O2HNO3+NO19【分析】氮的固定是由游离态的氮转化为化合态的氮，主要有三大途径：生物固氮、大气固氮、工业固氮；按照氮元素存在的形式不同，氮肥可分为：铵态氮肥，硝态氮肥和有机氮肥；复合肥料至少含有氮、磷、钾中的两种，据此解答【解答】解：氮的固定是由游离态的氮 转化为化合态的氮，可以按照固氮方式的不同可以分为生物固氮、大气固氮、工业固

26、氮；按照氮元素存在的形式不同，氮肥可分为：铵态氮肥，硝态氮肥和有机氮肥；目前氮肥中使用量最多的一种肥料是尿素；含氮、磷、钾三要素中的两种或两种以上的化学肥料称为复合肥；故答案为：生物固氮；大气固氮；工业固氮； 铵态氮肥；有机氮肥；尿素； 氮、磷、钾20【分析】（1）豆科作物的根瘤菌可把空气中的氮固定下来；（2）工业利用氮气和氢气在高温、高压、催化剂条件下合成氨；（3）放电条件下，氮气和氧气反应生成一氧化氮；（4）根据提给信息，亚硝酸钠具有氧化性，应选择还原性物质来还原亚硝酸钠。【解答】解：（1）豆科作物的根瘤菌可把空气中的氮固定下来，故答案为：豆科作物的根瘤菌；（2）工业利用氮气和氢气在高温、

27、高压、催化剂条件下合成氨，反应方程式为：N2+3H22NH3，故答案为：N2+3H22NH3；（3）放电条件下，氮气和氧气反应生成一氧化氮，反应方程式为：N2+O22NO，故答案为：N2+O22NO；（4）根据提给信息，亚硝酸钠具有氧化性，应选择还原性物质来还原亚硝酸钠，H2O2 具有氧化性，KNO3与亚硝酸钠不反应，NH4Cl可把亚硝酸钠还原为氮气，故答案为：a、c。21【分析】（1）催化剂是通过降低反应的活化能来加快化学反应速率的；（2）根据影响化学反应速率的因素来回答；（3）利用化学平衡“三行计算”来分析计算【解答】解：（1）催化剂是通过降低反应的活化能来加快化学反应速率的，使用催化剂后

28、，活化能降低，故答案为：；（2）根据影响反应速率的因素：温度、浓度、压强、催化剂等外界因素，结合目前广泛使用的工业合成氨方法，可以采用增大压强的方法，此外还可以寻找高效的催化剂，故答案为：适当增大压强、研究新催化剂；（3）设平衡时有x molN2转化 N2（g）+3H2（g） 2NH3（g） 起始物质的量：0.6mol 1.6mol 0 变化的物质的量：x 3x 2x 平衡物质的量：（0.6x）mol （1.63x）mol 2x mol 则有： 解得：x0.4（mol） 故N2的平衡转化率：由可知，N2、H2、NH3平衡时的物质的量分别为：0.2mol、0.4mol、0.8mol，在2.0L容

29、器中浓度分别为：0.1mol/L、0.2mol/L、0.4mol/L，K5.0103mol2/L2，答：该条件下N2的平衡转化率为；该条件下反应2NH3（g）N2（g）+3H2（g）的平衡常数为5.0103mol2/L2三解答题（共3小题）22【分析】在雷电作用下，氮气和氧气直接化合生成一氧化氮气体，一氧化氮很容易与空气中的氧气结合生成二氧化氮气体，二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮，生成的硝酸随雨水降落到大地【解答】解：在雷电作用下，氮气和氧气直接化合生成一氧化氮气体：N2+O22NO；一氧化氮很容易与空气中的氧气结合生成二氧化氮气体：2NO+O22NO2；二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮：3NO2+H2O2HNO3+NO，生成的硝酸随雨水降落到大地故答案为：N2+O22NO；2NO+O22NO2；3NO2+H2O2HNO3+NO23【分析】（1）氮气分子中形成氮氮三键为共价键，据此书写电子式；（2）分析转化关系a是铵根离子和碱反应生成氨气过程，b为氨气和氧气反应生成氮气和水，c为氮气发生氧化还原反应生成NO，d为NO发生氧化还原反应生成NO3，e为硝酸被还原发生氧化还原反应是二氧化氮，f为二氧化氮发生还原反应生成铵盐，g为铵根离子发生氧化还原反应生成二氧化氮，h为二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，i硝酸根离子被还原生成