2023高考化学空气资源氨的合成单元过关练含解析鲁教版选修3

空气资源氨的合成1．下列关于工业生产的叙述，错误的是()A．用阳离子交换膜法电解饱和食盐水制取烧碱B．将黏土和石灰石研磨成粉末，再混合均匀即可得普通水泥C．目前合成氨，没有采用更大压强是从设备和动力要求方面考虑的D．生产硫酸时，接触室内热交换器的作用是预热进入的炉气和冷却反应生成的气体2．下列有关说法正确的是()A．陶瓷的主要成分是碳酸钙B．用铁容器存放浓盐酸C．工业上利用氨气制硝酸属于人工固氮D．硅是制造半导体的常用材料3．工业生产中物质的循环利用有多种模式。例如：下列表述不正确的是()A．若图I为合成氨，则其中N2、H2可循环使用B．若图I为合成SO3，则其中SO2、O2可循环使用C．若图Ⅱ为电解熔融MgCl2得到镁，则其中HCl可循环使用D．若图Ⅲ为氨氧化法制硝酸，则其中NO2可循环使用4．化学已经渗透到人类生活的各个方面，下列说法正确的是()A．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路”B．氮的固定只有在高温、高压、催化剂的条件下才能实现C．服用铬含量超标的药用胶囊会对人体健康不会造成危害D．高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能水处理剂，既能杀菌消毒又能净水5．下列叙述不正确的是()A．原子晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体中都一定存在化学键B．向煤中加入生石灰可减少对大气的污染C．完全由非金属元素组成的化合物可以形成离子化合物D．由氮气为原料合成氨是氮的固定6．下列化工生产过程中，不涉及化学变化的是()A．硫酸厂用接触法生产硫酸B．炼铁厂用热还原法冶炼铁C．氮肥厂用氢气和氮气合成氨气D．炼油厂用分馏法生产汽油7．下列有关说法正确的是()A．乙醇与浓硫酸170℃共热，制得的气体直接通入溴水，可检验制得的气体是否为乙烯B．合成氨工业中，利用氨易液化，分离出N2、H2循环使用，可提高氨的产率C．将(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶于稀硝酸，滴加KSCN溶液出现血红色，说明试样已变质D．由ⅠA族和ⅦA族的元素形成的离子晶体，晶体的结构完全相同8．工业上制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题：\n（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是             ，其中发生反应的化学方程式为               。（2）此生产过程中，N2与H2合成NH3所用的催化剂是           。1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：分别表示N2、H2、NH3。图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面，图②和③的含义分别是          、             。（3）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是          ；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是            。（4）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：碱液吸收法：NO＋NO2＋2NaOH＝2NaNO2＋H2ONH3还原法：8NH3＋6NO2催化剂△7N2＋12H2O（NO也有类似的反应）以上两种方法中，符合绿色化学的是              。（5）某化肥厂用NH3制备NH4NO3。已知：由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量（不考虑其它损耗）的　      %。（6）硝酸铵是一种常用的氮肥，在贮存和使用该化肥时，应注意的事项及理由是： 注意事项理由①  ②  9．研究化肥的合成、废水的处理等有现实的重要意义。（1）硝酸铵的生产方法是采用硝酸与氨气化合，工业合成氨是一个放热反应，因此低温有利于提高原料的转化率，但实际生产中却采用400～500℃的高温，其原因是__________________；工业生产中，以氨气为原料合成硝酸，写出工业生产硝酸的最后一步的化学方程式________________________________。（2）甲、乙、丙三个化肥厂生产尿素所用的原料不同，但生产流程相同：\n已知CO＋H2OCO2＋H2①甲厂以焦炭和水为原料；②乙厂以天然气和水为原料；③丙厂以石脑油（主要成分为C5H12）和水为原料。按工业有关规定，利用原料所制得的原料气H2和CO2的物质的量之比，若最接近合成尿素的原料气NH3（换算成H2的物质的量）和CO2的物质的量之比，则对原料的利用率最高。据此判断甲、乙、丙三个工厂哪个工厂对原料的利用率最高?_____________________。（3）将工厂废气中产生的SO2通过下列流程，可以转化为有应用价值的硫酸钙等。①写出反应Ⅰ的化学方程式：_________________________________。②生产中，向反应Ⅱ的溶液中加入强还原性的对苯二酚等物质，目的是_____________。③检验经过反应Ⅲ得到的氨态氮肥中所用试剂是_______________________。（4）工业上利用氯碱工业产品治理含二氧化硫的废气。下图是氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图。①用溶液A吸收含二氧化硫的废气，其反应的离子方程式是____________________。②用含气体B的阳极区溶液吸收含二氧化硫的废气，其反应的离子方程式是_________________。参考答案\n1．B【解析】试题分析：使用阳离子交换膜，生成的氯气在阳极，生产的氢氧化钠在阴极，可避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量，故A正确；黏土和石灰石研磨成粉末需要高温煅烧发生复杂的物理化学变化得到普通水泥，故B错误；增大压强既有利于增大合成氨的化学反应速率，又能使化学平衡向着正反应方向移动，有利于NH3的合成，因此，从理论上讲，合成氨时压强越大越好，但在实际生产中，压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，这将会大大增加生产的投资，并可能降低综合经济效益，故C正确；在SO2催化氧化设备中设置热交换器，把不同温度之间的气体进行热交换，可预热反应气体，冷却生成气体，可起到充分利用能源的目的，故D正确。考点：考查了化工生产的相关知识。2．D【解析】试题分析：陶瓷的主要成分是硅酸盐，A错。铁能与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，因此不能用铁容器存放浓盐酸，B错。游离态的氮元素转化为化合态氮元素的过程属于氮固定，氨气是化合物，利用氨气制备硝酸不是氮的固定，C错。单质硅可以导电，因此硅是制造半导体的常用材料，D对。3．C【解析】试题分析：A.氮气与氢气在高温高压催化剂存在下发生反应产生氨气，由于该反应是可逆反应，氨气容易液化，将氨气分离出去后剩余的氮气与氢气可以重新回到合成塔中来合成氨气，正确；B．SO2、O2在催化剂作用下发生化合反应产生SO3，由于该反应是可能反应，产生的SO3用浓硫酸吸收后剩余的SO2、O2回到接触室中可以重新反应产生SO3，故若图I为合成SO3，则其中SO2、O2可循环使用，正确；C．电解熔融MgCl2得到镁和氯气，产生的氯气可以与氢气化合形成HCl,用于MgCl2溶液得到无水MgCl2，但是在电解过程中没有HCl产生，因此不存在HCl循环使用，错误；D．在氨催化氧化法制硝酸中，氨气先氧化得到NO，NO氧化得到NO2,NO2被水吸收得到硝酸，和NO,NO再被氧化又得到NO2，NO2再被水吸收得到硝酸，故其中NO2可循环使用，正确。考点：考查工业生产中物质的循环利用的知识。4．D【解析】试题分析：A、制作光导纤维的原料是二氧化硅，故A错误；B、生物固氮可在常温下进行，放电时N2与O2反应生成NO，也属于氮的固定，故B错误；C、服用铬含量超标的药用胶囊会对人体健康造成危害，故C错误；D、高铁酸钾具有强氧化性可以杀菌消毒，其还原产物为Fe3+，Fe3+水解可生成Fe(OH)3胶体，具有吸附性，可起到净水的作用。考点：本题考查物质的性质与用途。5．A【解析】试题分析：A、固态稀有气体为分子晶体，不含化学键，错误；B、CaO能与煤燃烧时产生的污染气体SO2反应，可减少对大气的污染，正确；C、完全由非金属元素组成的化合物可以形成离子化合物，如NH4Cl等铵盐，正确；D、游离态的氮元素转化为化合态为氮的固定，所以由氮气为原料合成氨是氮的固定，正确。\n考点：本题考查物质结构、物质的性质。6．D【解析】试题分析：A、接触法制硫酸中，需要硫铁矿的氧化，二氧化硫的转化，三氧化硫的吸收，涉及化学变化，错误；B、用热还原法冶炼铁，是把化合态的铁转化为单质铁，涉及化学变化，错误；C、氢气和氮气的化合制取氨气，涉及化学变化，错误；D、分馏法生产汽油是利用了物质的沸点的不同，分离混合物的一种方法，不涉及化学变化，正确，答案选D。考点：考查对化工生产中发生化学变化的判断7．B【解析】试题分析：制备乙烯时容易产生副产物气体SO2等还原气体使溴水褪色，所以应该先通过碱性洗气瓶，A错误；利用化学平衡原理，减小生成物的浓度、增大反应物的浓度可以使平衡向正反应移动，提高氨的产率，B正确；用硝酸溶解(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，容易把亚铁离子氧化为铁离子，所以滴加KSCN试剂必然显红色，不能说明变质，C错误；由ⅠA族和ⅦA族的元素形成的离子晶体的结构部完全相同，D错误；故选B。考点：本题考查的是有机实验、化学平衡、离子检验、晶体等基础知识。8．（1）氧化炉，4NH3+5O24NO+6H2O（2）铁砂网（或铁）。N2、H2被吸附在催化剂表面；在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂  （3）利用余热，节约能源；使NO循环利用，全部转化成HNO3（4）NH3还原法（5）53 （6）①不能与碱性肥料混施;硝酸铵溶液呈酸性；②不能剧烈撞击;硝酸铵易爆炸；③不能在雨水较多的地区使用 硝酸铵吸收性强，易流失。【解析】（1）工业制硝酸用氨氧化法制硝酸，其方法以氨和空气为原料，用Pt-Rh合金网为催化剂在氧化炉中进行，加热条件下生成NO和水，NO在冷却与O2反应生成NO2，NO2在吸收塔内用水吸收过量空气中O2的作用下转化为硝酸。最高浓度可达50%。制浓硝酸就是把50%HNO3与Mg（NO3）2或浓H2SO4蒸馏而得。方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。（2）N2和H2合成NH3所用催化剂是铁，由图知②所示N2和H2被吸附在催化剂表面，而图③表示在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂。（3）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是利用余热，节约能源；在合成硝酸的吸收塔中不断通入空气，目的是提供充足的氧气，以便使NO循环利用，全部转化成硝酸；（4）根据“绿色化学”要求，从根本上减少或杜绝污染，尽可能使原料和利用率提高来看，符合绿色的要求。（5）由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%。根据氮原子守恒可知：NH3—NO—HNO3，则1molNH3可得硝酸为\n1mol×96%×92%=0.8832mol；由HNO3—NH3—NH4NO3，则该反应消耗的氨气的物质的量为0.8832mol，氨气的质量之比等于物质的量之比，硝酸所用去的NH3的质量占总消耗NH3的质量分数为1mol/（1mol+0.8832mol）×100%=53.1%.（6）根据硝酸铵的性质来解答，由于硝酸铵受到撞击时易爆炸。因此硝酸铵不能与易燃物混放；不能用铁锤等物将结块的硝酸铵砸碎；硝酸铵溶液呈酸性，所以不能与碱性肥料混施。9．（1）催化剂的活性较大，提高反应速率（1分），3NO2+H2O=2HNO3+NO，（2分）（2）丙（2分）（3）①2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2（2分）②防止亚硫酸铵被氧化（2分）③盐酸和氯化钡（2分）（4）①SO2+OH-=HSO3-（2分）②SO2+Cl2+2H2O=4H++SO42-+2Cl-（2分））【解析】试题分析：（1）高温尽管不利于氨的生成，但在此温度下催化剂的活性较大，可以提高反应速率，用氨气合成硝酸通过了氨气氧化生成一氧化氮，一氧化氮生成二氧化氮，然后用水与二氧化氮反应生成硝酸的三个阶段。（2）甲、乙、丙的主要反应分别为：C+H2O(g)CO+H2，CH4+H2OCO+3H2，C5H12+5H2O5CO+11H2；三个工厂都把一氧化碳转化为二氧化碳，所以氢气和二氧化碳的比例分别为2:1，4:1，16:5。而合成尿素的氢气和二氧化碳的比例为3:1，所以丙的利用率最高。（3）①根据反应物和生成物，写成反应Ⅰ的化学方程式。②加入强还原性的对苯二酚等物质，目的是防止亚硫酸铵被氧化。③检验硫酸根离子用盐酸和氯化钡，看有无白色沉淀。（4）①二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸氢钠。②阳极区产生的气体为氯气，与二氧化硫反应生成硫酸和盐酸。考点：化学反应条件的选择，氧化还原反应，电解原理的应用。