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2019-2020年高考化學 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，沒有采用更大壓強是從設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熱進入的爐氣和冷卻反應生成的氣體 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)廣泛用于制作光導纖維，光導纖維遇強堿會“斷路” B．氮的固定只有在高溫、高壓、催化劑的條件下才能實現(xiàn) C．服用鉻含量超標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．由氮氣為原料合成氨是氮的固定 6．下列化工生產(chǎn)過程中，不涉及化學變化的是( ) 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．氮肥廠用氫氣和氮氣合成氨氣 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設備的名稱是 ，其中發(fā)生反應的化學方程式為。 （2）此生產(chǎn)過程中，N2與H2合成NH3所用的催化劑是 。1909年化學家哈伯在實驗室首次合成了氨，xx年化學家格哈德埃特爾在哈伯研究所證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應過程，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）在合成氨的設備（合成塔）中，設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） 以上兩種方法中，符合綠色化學的是 。 （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，因此低溫有利于提高原料的轉(zhuǎn)化率，但實際生產(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)化為有應用價值的硫酸鈣等。 ①寫出反應Ⅰ的化學方程式：_________________________________。 ②生產(chǎn)中，向反應Ⅱ的溶液中加入強還原性的對苯二酚等物質(zhì)，目的是_____________。 ③檢驗經(jīng)過反應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)生復雜的物理化學變化得到普通水泥，故B錯誤；增大壓強既有利于增大合成氨的化學反應速率，又能使化學平衡向著正反應方向移動，有利于NH3的合成，因此，從理論上講，合成氨時壓強越大越好，但在實際生產(chǎn)中，壓強越大，需要的動力越大，對材料的強度和設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)濟效益，故C正確；在SO2催化氧化設備中設置熱交換器，把不同溫度之間的氣體進行熱交換，可預熱反應氣體，冷卻生成氣體，可起到充分利用能源的目的，故D正確。 考點：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)硅可以導電，因此硅是制造半導體的常用材料，D對。 3．C 【解析】 試題分析：A.氮氣與氫氣在高溫高壓催化劑存在下發(fā)生反應產(chǎn)生氨氣，由于該反應是可逆反應，氨氣容易液化，將氨氣分離出去后剩余的氮氣與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)生化合反應產(chǎn)生SO3，由于該反應是可能反應，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：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行，放電時N2與O2反應生成NO，也屬于氮的固定，故B錯誤；C、服用鉻含量超標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：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，不含化學鍵，錯誤；B、CaO能與煤燃燒時產(chǎn)生的污染氣體SO2反應，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，所以由氮氣為原料合成氨是氮的固定，正確。 考點：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，涉及化學變化，錯誤；C、氫氣和氮氣的化合制取氨氣，涉及化學變化，錯誤；D、分餾法生產(chǎn)汽油是利用了物質(zhì)的沸點的不同，分離混合物的一種方法，不涉及化學變化，正確，答案選D。 考點：考查對化工生產(chǎn)中發(fā)生化學變化的判斷 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，所以應該先通過堿性洗氣瓶，A錯誤；利用化學平衡原理，減小生成物的濃度、增大反應物的濃度可以使平衡向正反應移動，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：本題考查的是有機實驗、化學平衡、離子檢驗、晶體等基礎知識。 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，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行，加熱條件下生成NO和水，NO在冷卻與O2反應生成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中化學鍵斷裂。 （3）在合成氨的設備（合成塔）中，設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”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)量分數(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生成硝酸的三個階段。 （2）甲、乙、丙的主要反應分別為：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)反應物和生成物，寫成反應Ⅰ的化學方程式。②加入強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，與二氧化硫反應生成硫酸和鹽酸。 考點：化學反應條件的選擇，氧化還原反應，電解原理的應用。