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2019-2020年高考化學(xué) 空氣資源 氨的合成單元過關(guān)練（含解析）魯教版選修3 1．下列關(guān)于工業(yè)生產(chǎn)的敘述，錯誤的是( ) A．用陽離子交換膜法電解飽和食鹽水制取燒堿 B．將黏土和石灰石研磨成粉末，再混合均勻即可得普通水泥 C．目前合成氨，沒有采用更大壓強(qiáng)是從設(shè)備和動力要求方面考慮的 D．生產(chǎn)硫酸時，接觸室內(nèi)熱交換器的作用是預(yù)熱進(jìn)入的爐氣和冷卻反應(yīng)生成的氣體 2．下列有關(guān)說法正確的是( ) A．陶瓷的主要成分是碳酸鈣 B．用鐵容器存放濃鹽酸 C．工業(yè)上利用氨氣制硝酸屬于人工固氮 D．硅是制造半導(dǎo)體的常用材料 3．工業(yè)生產(chǎn)中物質(zhì)的循環(huán)利用有多種模式。例如： 下列表述不正確的是( ) A．若圖I為合成氨，則其中N2、H2可循環(huán)使用 B．若圖I為合成SO3，則其中SO2、O2可循環(huán)使用 C．若圖Ⅱ為電解熔融MgCl2得到鎂，則其中HCl可循環(huán)使用 D．若圖Ⅲ為氨氧化法制硝酸，則其中NO2可循環(huán)使用 4．化學(xué)已經(jīng)滲透到人類生活的各個方面，下列說法正確的是( ) A．高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維，光導(dǎo)纖維遇強(qiáng)堿會“斷路” B．氮的固定只有在高溫、高壓、催化劑的條件下才能實(shí)現(xiàn) C．服用鉻含量超標(biāo)的藥用膠囊會對人體健康不會造成危害 D．高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種新型、高效、多功能水處理劑，既能殺菌消毒又能凈水 5．下列敘述不正確的是( ) A．原子晶體、離子晶體、金屬晶體、分子晶體中都一定存在化學(xué)鍵 B．向煤中加入生石灰可減少對大氣的污染 C．完全由非金屬元素組成的化合物可以形成離子化合物 D．由氮?dú)鉃樵虾铣砂笔堑墓潭? 6．下列化工生產(chǎn)過程中，不涉及化學(xué)變化的是( ) A．硫酸廠用接觸法生產(chǎn)硫酸 B．煉鐵廠用熱還原法冶煉鐵 C．氮肥廠用氫氣和氮?dú)夂铣砂睔? D．煉油廠用分餾法生產(chǎn)汽油 7．下列有關(guān)說法正確的是( ) A．乙醇與濃硫酸170℃共熱，制得的氣體直接通入溴水，可檢驗制得的氣體是否為乙烯 B．合成氨工業(yè)中，利用氨易液化，分離出N2、H2循環(huán)使用，可提高氨的產(chǎn)率 C．將(NH4)2Fe(SO4)26H2O溶于稀硝酸，滴加KSCN溶液出現(xiàn)血紅色，說明試樣已變質(zhì) D．由ⅠA族和ⅦA族的元素形成的離子晶體，晶體的結(jié)構(gòu)完全相同 8．工業(yè)上制取硝酸銨的流程圖如下，請回答下列問題： （1）在上述工業(yè)制硝酸的生產(chǎn)中，B設(shè)備的名稱是 ，其中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。 （2）此生產(chǎn)過程中，N2與H2合成NH3所用的催化劑是 。1909年化學(xué)家哈伯在實(shí)驗室首次合成了氨，xx年化學(xué)家格哈德埃特爾在哈伯研究所證實(shí)了氫氣與氮?dú)庠诠腆w催化劑表面合成氨的反應(yīng)過程，示意圖如下： 分別表示N2、H2、NH3 。圖⑤表示生成的NH3離開催化劑表面，圖②和③的含義分別是 、 。 （3）在合成氨的設(shè)備（合成塔）中，設(shè)置熱交換器的目的是 ；在合成硝酸的吸收塔中通入空氣的目的是 。 （4）生產(chǎn)硝酸的過程中常會產(chǎn)生一些氮的氧化物，可用如下兩種方法處理： 堿液吸收法：NO＋NO2＋2NaOH＝2NaNO2＋H2O NH3還原法：8NH3＋6NO2催化劑△ 7N2＋12H2O（NO也有類似的反應(yīng)） 以上兩種方法中，符合綠色化學(xué)的是 。 （5）某化肥廠用NH3制備NH4NO3。已知：由NH3制NO的產(chǎn)率是96%、NO制HNO3的產(chǎn)率是92%，則制HNO3所用去的NH3的質(zhì)量占總耗NH3質(zhì)量（不考慮其它損耗）的　 %。 （6）硝酸銨是一種常用的氮肥，在貯存和使用該化肥時，應(yīng)注意的事項及理由是： 注意事項 理由 ① ② 9．研究化肥的合成、廢水的處理等有現(xiàn)實(shí)的重要意義。 （1）硝酸銨的生產(chǎn)方法是采用硝酸與氨氣化合，工業(yè)合成氨是一個放熱反應(yīng)，因此低溫有利于提高原料的轉(zhuǎn)化率，但實(shí)際生產(chǎn)中卻采用400～500℃的高溫，其原因是__________________；工業(yè)生產(chǎn)中，以氨氣為原料合成硝酸，寫出工業(yè)生產(chǎn)硝酸的最后一步的化學(xué)方程式________________________________。 （2）甲、乙、丙三個化肥廠生產(chǎn)尿素所用的原料不同，但生產(chǎn)流程相同： 已知CO＋H2OCO2＋H2①甲廠以焦炭和水為原料；②乙廠以天然氣和水為原料；③丙廠以石腦油（主要成分為C5H12）和水為原料。按工業(yè)有關(guān)規(guī)定，利用原料所制得的原料氣H2和CO2的物質(zhì)的量之比，若最接近合成尿素的原料氣NH3（換算成H2的 物質(zhì)的量）和CO2的物質(zhì)的量之比，則對原料的利用率最高。據(jù)此判斷甲、乙、丙三個工廠哪個工廠對原料的利用率最高?_____________________。 （3）將工廠廢氣中產(chǎn)生的SO2通過下列流程，可以轉(zhuǎn)化為有應(yīng)用價值的硫酸鈣等。 ①寫出反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式：_________________________________。 ②生產(chǎn)中，向反應(yīng)Ⅱ的溶液中加入強(qiáng)還原性的對苯二酚等物質(zhì)，目的是_____________。 ③檢驗經(jīng)過反應(yīng)Ⅲ得到的氨態(tài)氮肥中所用試劑是_______________________。 （4）工業(yè)上利用氯堿工業(yè)產(chǎn)品治理含二氧化硫的廢氣。下圖是氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意圖。 ①用溶液A吸收含二氧化硫的廢氣，其反應(yīng)的離子方程式是____________________。 ②用含氣體B的陽極區(qū)溶液吸收含二氧化硫的廢氣，其反應(yīng)的離子方程式是_________________。 參考答案 1．B 【解析】 試題分析：使用陽離子交換膜，生成的氯氣在陽極，生產(chǎn)的氫氧化鈉在陰極，可避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量，故A正確；黏土和石灰石研磨成粉末需要高溫煅燒發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化得到普通水泥，故B錯誤；增大壓強(qiáng)既有利于增大合成氨的化學(xué)反應(yīng)速率，又能使化學(xué)平衡向著正反應(yīng)方向移動，有利于NH3的合成，因此，從理論上講，合成氨時壓強(qiáng)越大越好，但在實(shí)際生產(chǎn)中，壓強(qiáng)越大，需要的動力越大，對材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求也越高，這將會大大增加生產(chǎn)的投資，并可能降低綜合經(jīng)濟(jì)效益，故C正確；在SO2催化氧化設(shè)備中設(shè)置熱交換器，把不同溫度之間的氣體進(jìn)行熱交換，可預(yù)熱反應(yīng)氣體，冷卻生成氣體，可起到充分利用能源的目的，故D正確。 考點(diǎn)：考查了化工生產(chǎn)的相關(guān)知識。 2．D 【解析】 試題分析：陶瓷的主要成分是硅酸鹽，A錯。鐵能與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，因此不能用鐵容器存放濃鹽酸，B錯。游離態(tài)的氮元素轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮元素的過程屬于氮固定，氨氣是化合物，利用氨氣制備硝酸不是氮的固定，C錯。單質(zhì)硅可以導(dǎo)電，因此硅是制造半導(dǎo)體的常用材料，D對。 3．C 【解析】 試題分析：A.氮?dú)馀c氫氣在高溫高壓催化劑存在下發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氨氣，由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，氨氣容易液化，將氨氣分離出去后剩余的氮?dú)馀c氫氣可以重新回到合成塔中來合成氨氣，正確；B．SO2、O2在催化劑作用下發(fā)生化合反應(yīng)產(chǎn)生SO3，由于該反應(yīng)是可能反應(yīng)，產(chǎn)生的SO3用濃硫酸吸收后剩余的SO2、O2回到接觸室中可以重新反應(yīng)產(chǎn)生SO3，故若圖I為合成SO3，則其中SO2、O2可循環(huán)使用，正確；C．電解熔融MgCl2得到鎂和氯氣，產(chǎn)生的氯氣可以與氫氣化合形成HCl,用于MgCl2溶液得到無水MgCl2，但是在電解過程中沒有HCl產(chǎn)生，因此不存在HCl循環(huán)使用，錯誤；D．在氨催化氧化法制硝酸中，氨氣先氧化得到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可循環(huán)使用，正確。 考點(diǎn)：考查工業(yè)生產(chǎn)中物質(zhì)的循環(huán)利用的知識。 4．D 【解析】 試題分析：A、制作光導(dǎo)纖維的原料是二氧化硅，故A錯誤；B、生物固氮可在常溫下進(jìn)行，放電時N2與O2反應(yīng)生成NO，也屬于氮的固定，故B錯誤；C、服用鉻含量超標(biāo)的藥用膠囊會對人體健康造成危害，故C錯誤；D、高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性可以殺菌消毒，其還原產(chǎn)物為Fe3+，F(xiàn)e3+水解可生成Fe(OH)3膠體，具有吸附性，可起到凈水的作用。 考點(diǎn)：本題考查物質(zhì)的性質(zhì)與用途。 5．A 【解析】 試題分析：A、固態(tài)稀有氣體為分子晶體，不含化學(xué)鍵，錯誤；B、CaO能與煤燃燒時產(chǎn)生的污染氣體SO2反應(yīng)，可減少對大氣的污染，正確；C、完全由非金屬元素組成的化合物可以形成離子化合物，如NH4Cl等銨鹽，正確；D、游離態(tài)的氮元素轉(zhuǎn)化為化合態(tài)為氮的固定，所以由氮?dú)鉃樵虾铣砂笔堑墓潭?，正確。 考點(diǎn)：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)的性質(zhì)。 6．D 【解析】 試題分析：A、接觸法制硫酸中，需要硫鐵礦的氧化，二氧化硫的轉(zhuǎn)化，三氧化硫的吸收，涉及化學(xué)變化，錯誤；B、用熱還原法冶煉鐵，是把化合態(tài)的鐵轉(zhuǎn)化為單質(zhì)鐵，涉及化學(xué)變化，錯誤；C、氫氣和氮?dú)獾幕现迫“睔猓婕盎瘜W(xué)變化，錯誤；D、分餾法生產(chǎn)汽油是利用了物質(zhì)的沸點(diǎn)的不同，分離混合物的一種方法，不涉及化學(xué)變化，正確，答案選D。 考點(diǎn)：考查對化工生產(chǎn)中發(fā)生化學(xué)變化的判斷 7．B 【解析】 試題分析：制備乙烯時容易產(chǎn)生副產(chǎn)物氣體SO2等還原氣體使溴水褪色，所以應(yīng)該先通過堿性洗氣瓶，A錯誤；利用化學(xué)平衡原理，減小生成物的濃度、增大反應(yīng)物的濃度可以使平衡向正反應(yīng)移動，提高氨的產(chǎn)率，B正確；用硝酸溶解(NH4)2Fe(SO4)26H2O，容易把亞鐵離子氧化為鐵離子，所以滴加KSCN試劑必然顯紅色，不能說明變質(zhì)，C錯誤；由ⅠA族和ⅦA族的元素形成的離子晶體的結(jié)構(gòu)部完全相同，D錯誤；故選B。 考點(diǎn)：本題考查的是有機(jī)實(shí)驗、化學(xué)平衡、離子檢驗、晶體等基礎(chǔ)知識。 8．（1）氧化爐，4NH3+5O24NO+6H2O （2）鐵砂網(wǎng)（或鐵）。N2、H2被吸附在催化劑表面；在催化劑表面，N2、H2中化學(xué)鍵斷裂 （3）利用余熱，節(jié)約能源；使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化成HNO3 （4）NH3還原法 （5）53 （6）①不能與堿性肥料混施;硝酸銨溶液呈酸性； ②不能劇烈撞擊;硝酸銨易爆炸； ③不能在雨水較多的地區(qū)使用 硝酸銨吸收性強(qiáng)，易流失。 【解析】（1）工業(yè)制硝酸用氨氧化法制硝酸，其方法以氨和空氣為原料，用Pt-Rh合金網(wǎng)為催化劑在氧化爐中進(jìn)行，加熱條件下生成NO和水，NO在冷卻與O2反應(yīng)生成NO2，NO2在吸收塔內(nèi)用水吸收過量空氣中O2的作用下轉(zhuǎn)化為硝酸。最高濃度可達(dá)50%。制濃硝酸就是把50%HNO3與Mg（NO3）2或濃H2SO4蒸餾而得。方程式為4NH3+5O24NO+6H2O。 （2）N2和H2合成NH3所用催化劑是鐵，由圖知②所示N2和H2被吸附在催化劑表面，而圖③表示在催化劑表面，N2、H2中化學(xué)鍵斷裂。 （3）在合成氨的設(shè)備（合成塔）中，設(shè)置熱交換器的目的是利用余熱，節(jié)約能源；在合成硝酸的吸收塔中不斷通入空氣，目的是提供充足的氧氣，以便使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化成硝酸； （4）根據(jù)“綠色化學(xué)”要求，從根本上減少或杜絕污染，盡可能使原料和利用率提高來看，符合綠色的要求。 （5）由NH3制NO的產(chǎn)率是96%、NO制HNO3的產(chǎn)率是92%。 根據(jù)氮原子守恒可知：NH3—NO—HNO3，則1mol NH3可得硝酸為 1mol96%92%=0.8832mol；由HNO3—NH3—NH4NO3，則該反應(yīng)消耗的氨氣的物質(zhì)的量為0.8832mol，氨氣的質(zhì)量之比等于物質(zhì)的量之比，硝酸所用去的NH3的質(zhì)量占總消耗NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1mol/（1mol+0.8832mol）100%=53.1%. （6）根據(jù)硝酸銨的性質(zhì)來解答，由于硝酸銨受到撞擊時易爆炸。因此硝酸銨不能與易燃物混放；不能用鐵錘等物將結(jié)塊的硝酸銨砸碎；硝酸銨溶液呈酸性，所以不能與堿性肥料混施。 9．（1）催化劑的活性較大，提高反應(yīng)速率（1分），3NO2+H2O=2HNO3+NO，（2分） （2）丙（2分） （3）①2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2（2分）②防止亞硫酸銨被氧化（2分）③鹽酸和氯化鋇（2分） （4）①SO2+OH-=HSO3-（2分）②SO2+Cl2+2H2O=4H++SO42-+2Cl-（2分）） 【解析】 試題分析：（1）高溫盡管不利于氨的生成，但在此溫度下催化劑的活性較大，可以提高反應(yīng)速率，用氨氣合成硝酸通過了氨氣氧化生成一氧化氮，一氧化氮生成二氧化氮，然后用水與二氧化氮反應(yīng)生成硝酸的三個階段。 （2）甲、乙、丙的主要反應(yīng)分別為：C+H2O(g) CO+H2，CH4+H2OCO+3H2，C5H12+5H2O5CO+11H2；三個工廠都把一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，所以氫氣和二氧化碳的比例分別為2:1，4:1，16:5。而合成尿素的氫氣和二氧化碳的比例為3:1，所以丙的利用率最高。 （3）①根據(jù)反應(yīng)物和生成物，寫成反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式。②加入強(qiáng)還原性的對苯二酚等物質(zhì)，目的是防止亞硫酸銨被氧化。③檢驗硫酸根離子用鹽酸和氯化鋇，看有無白色沉淀。 （4）①二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉。②陽極區(qū)產(chǎn)生的氣體為氯氣，與二氧化硫反應(yīng)生成硫酸和鹽酸。 考點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)條件的選擇，氧化還原反應(yīng)，電解原理的應(yīng)用。