《氨氧化法制》教案1.docx

•课标要求

1. 了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展状况。 2. 认识催化剂的研制対促进化学工业发展的重大意义。

•课标解读

1. 了解氨氧化法制的工艺流程。 2. 明确氨催化氧化制的原理。 3. 掌握在实验室中制备的方法和操作。

•教学地位

是化工生产屮的重要原料，氨氧化法制的模拟实验流程及操作方法是高考的 高频考点，尤其是氮的循坏对生活、生产的影响为高考的热点。

•新课导入建议

1908年，徳国化学家哈伯首先在实验室用氢气和氮气在600 °C. 200个大气压的条件下 合

成了氨。后由布什提高了产率，完成了工业化设计，建立了年产1 000吨氨的生产装置，1 000吨氨气利用氨氧化法可生产3 000吨，利用这些可制造3 500吨烈性TNT。这些 烈性TNT支持了德国发动了坚持四个多年头的第一次世界大战。你知道工业上是如何制备硝 酸的吗？

•教学流程设计

课前预习安排：看教材P：2“，填写［课前自主导学］,并完成［思考交流］。O步骤1：导 入新课，

本课时教学地位分析。今步骤2：建议对［思考交流］多提问，反馈学生预习效果。今步 骤3：师生互动完成探究1,可利用［问题导思］作为主线。

步骤7：通过［例2］讲解研析，对“探允2、尾气的净化处理”中注意的问题进行总结。 u步骤6：师生互动完成“探究2”。u步骤5：指导学生自主完成［变式训练1］和［当堂双基达 标］1〜4题。u步骤4：通过［例1］的讲解研析，对“探究1、的工业制法”中注意的问题 进行总结。

步骤&指导学生自主完成［变式训练2］和［当堂双基达标］中的第5题。今步骤9：引导 学生自主总结木课时知识框架，然后对照［课堂小结］。安排学生课下完成［课后知能检测］。

1. 理解氨氧化法制的反应原理，并能利用反应原理说明如 何制得一氧化氮和选择吸收二氧化氮的条件。

1.氨氧化法制的反应方程式。（重点） 2.生产过程中血的获得和NO?的吸收。（重难点） 3.氨氧化法制模拟实验流程及操作方法。（难点）

了解氨氧化法制过程中的尾气对环境的危害及其处理方法， 树立环保

意识。

,•进一步认识催化剂在化工生产中的重要作用，体会实验室研究 与工业生

产的关系。

氨氧化法制 1•制备流程：NH3——NO

()2

。

NO2 HXO30 2 11?0

2. 反应原理:

催化剂

4NH3 + 5O2

4\\0+6出0、2NO+O2=2NO2> 3N02+H20=2HN03+N0O

咼温

1. 氨氧化法制过程中，发生氧化反应的含氮物质有哪些？

【提示】Nib 70、NO2中氮元素化合价升高，均发生氧化反应。

氨氧化法制的模拟实验

A.氨水（浓氨水:水= 1.5 : 1） B.催化剂（Cr203）

C.干燥剂（无水氯化钙） E.吸收瓶（水、石蕊溶液）

D.氧化瓶 F. NsOH溶液

氨氧化法制的实验装置示意图

1. 操作：先加热硬质试管屮的催化剂,再把空气缓缓地、均匀地鼓入氨水中,待催化

剂开始红热时，撤走酒精灯。

2 .思考

⑴氧化瓶D中的现彖：瓶内变成红棕色。

(2) 写出E屮发生的化学反应方程式：

3N02+H20=2HN03+N0O

(3) F的作用是吸收未反应的\\0、NO?气体。 2. 试通过模拟实验分析氨氧化反应的热效应。

【提示】 待催化剂红热时，撤走酒精灯，利用反应释放的热量维持反应的继续进行, 说明氨氧

化反应为放热反应。

的工业制取 1. 如何获得一氧化氮

(1) 氨气与02反应可生成多种不同的产物，如翌、刈)、N2,若不控制反应条件，只会生

成氮气。

(2) 科学家通过研究，找到了选择N0并加快反应速率的催化剂，主要包括钳系催化剂和

非釦系催化剂两类。

2. 选择吸收二氧化氮的条件

⑴吸收N0?的反应为：3N02+IL0 2HN0B+NO o

(2) 吸收NO2反应的特点：①可逆反应；②放热反应；③气体总体枳缱尘的反应。 (3) 吸收NO?的方法：欲使原料利用充分，得到的的浓度增大，可采取加压、降温 的

方法，现代生产改用全压法和综合法,成品酸中HNOs的质量分数可达60%〜70%,提高 了 的吸收率。

3. 常压法生产尾气的处理

(1) 碱液吸收法：2N02+Na2C03=NaN03+NaN02+C02o

(2) 催化还原法：如用仏、CIb等在催化剂作用下与氮的氧化物反应。

3. 温度和压强对气体的溶解性产生哪些影响？

【提示】 温度越高，气体的溶解性越差，反之越强；压强越大，气体的溶解性越强, 反

Z越差。

的工业制法 【问题导思】

① 工业制的原料是什么？

【提示】 氨气和空气。 ② 如何获得一氧化氮？

Pt

【提示】 4NH3+5O2

③吸收NO?的方法是什么？

4N0+6H,0o

咼温

【提示】 全压法和综合法。

1. 工业制的原料：Nib和空气。 O2 O2 H2O

2. 反应流程：NH3——NO——N02——HN03o

3. 反应设备：氧化炉、吸收塔、蒸馆塔。 4. 工艺流程

5.相关反应

催化剂

4NH3+5O2 4NO+6H2O 咼温 2NO+O,=2NO2

3N02 + H20=2nN0s+N0

1. Mg(NO3)2*有脱水作用，可用于提高HNO,的质量分数。 2. 在工业制HNO3过稈中，注意勒•夏特列原理的应用。

把烧红了的钳丝插入盛有浓氨水的锥形瓶中，可观察到下列现象：①液面上的钳丝 保持

红热；②瓶内有红棕色气体产生；③有时瓶口有白烟岀现。请用必耍的文字和有关化学 反应方程式解释上述现象。

【解析】 氨与氧气在有催化剂存在时可以发生氧化还原反应，反应方程式为4NH3+5

催化剂

02 = 4N0+6H20,反应是放热的，因此可观察到烧红的钳丝保持红热状态。生成的NO容易 高温

与6继续反应生成红棕色的NO?气体：2N0 + 02=2N02O NO?气体遇水蒸气则发生反应3NO2+H2

O=2HNOs+NO,生成的是挥发性酸，可与氨水挥发岀的N&化合产生白烟NH.NOa,反应方 程式为\\也

+HNO3=NHINO3 0

【答案】 氨水易挥发，瓶内充满NH：i和0的混合气体，当红热的钳丝插入时，由于发

瞅剂)

(催化剂

生下列反应：4\\比+5（）2 — 4N0+6也0而放出大量的热，致使钳丝保持红热。生成的NO可

咼温

继续和Q反应生成红棕色的Nth,反应方程式为2N0 + 02=2NQ,而NO2能与水蒸气反应：3N02 +1【20=21 INO3+NO,生成的挥发性酸Hg遇NIL则产生白烟\\H，M）3,化学反应方程式为Nlh+IIN 03=NH.1N03O

遇HNO3产生白烟（固体颗粒），易误写为白雾（液体小液滴）。

1.工业上用氨的催化氧化法制HNOs时，先制得50%左右的，然后再制成98%的浓HN 0：｛, 一般采用的方法是（）

A. 加CaCL后再蒸镭浓缩 B. 加生石灰吸去水分后再过滤 C. 加镁后再蒸馆浓缩 D. 加入浓昭0|后再分液

【解析】 以镁做脫水剂，将浓镁溶液与稀按一定比例混合进行蒸帼。 由于镁具有脱水作用，因此可蒸岀HNO：；含量较尚的蒸气。将蒸气再进行精懈， 即可得到HNO：的质量分数为98%以.上的蒸气，冷凝后即得浓。

【答案】C

尾气的净化和处理 【问题导思】

① 工业中尾气的有害成分是什么？ 【提示】NO、NO2等含氮氧化物。 ② 处理工业尾气常用什么方法？ 【提示】 碱液吸收法和催化还原法。 ③ 处理工业尾气常用的原料是什么？ 【提示】 纯碱溶液或甲烷、氢气等。

1. 碱液吸收法

2N02+Na2CO3=NaNO2+NaN03+C02, NO+N02+Na2CO3=2NaNO2+C02

利用碳酸钠溶液吸收氮的氧化物比较经济，但处理后的尾气屮氮的氧化物的含量仍难 以达到排放标准，人们又采用催化述原法净化尾气。

2. 催化还原法 H2+N02=N0+H20 2H2+2N0=N2+2H20 CH,+4NO2=4NO+CO2+2H20

CH,+4N0=2N2+CO2+2H2.0

在催化剂存在的条件下，利用各种燃料气中的甲烷、氢气等将氮的氧化物还原为氮气 和水，使尾气中氮的氧化物的含量降低，达到甚至低于排放标准。

在生产过程所排放出來的废气中含有NO和W）2,它们污染环境，现用氨催化还原 法将它们转化为无毒气体（填名称） ___________________直接排入空气屮，写出有关反应的化学方程 式 __________________________________ O

假设M）和\\Q的物质的量之比恰好为1 ： 1,则两者的混合物相当于一种酸軒，写出用烧 碱溶液吸收这种酸肝的化学方程式 _______________________________________ o

【解析】 的酸肝是NA,和NaOHM应生成NaNO：“亚的酸Bf是N2O：”和丸01［反 应生成NaN02o

催化剂

【答案】 氮气 6N0 + 4NH3 = 5N2+6H2O> 6N02+8NH3=7N2+12H20 N203+2Na0H=

△

=2NaNO2+H2O

2. 汽车尾气中的坯类、CO、NO、和S0?是城市空气的重要污染源，治理方法之一是在汽

车排气管上加装“催化转化器”，它使C0和N0”反应可生成参与大气循环的无毒气体，并使坯 类充分燃烧及SO?转化，下列说法错误的是（）

催化剂

A. C0和N0,反应的化学方程式为：2AC0 + 2N0,^= 2ACO2+N2

B. 此方法的缺点是由于SO：,增多，会提高空气的酸度

C. 多植树造林，增大绿化面积，可有效控制城市空气的各种污染源 D. 汽车改用天然气、液化气燃料或开发新能源，都会减少对空气的污染

【解析】 由C0、血反应生成参与大气循环的无毒气体及原子守恒得出，A正确；由S 02

的转化（在空气中）知道应生成S0：“ S（h结合空气中的水蒸气生成硫酸酸雾，提高了空气的 酸度，B正确；植树造林能净化空气但不能控制污染源，C错误；天然气、液化气是洁净燃料, D正确。

【答案】C

氮是蛋白质的基本组成元素之一，所以生物体均含氮元素，氮循环涉及生物圈的全 部

领域，以下关于氮被生物体吸收的途径叙述正确的是（）

① 氮在大气中含呈高达78%,可被生物体直接利用

② 通过雷雨放电等一系列反应可将空气中游离态的氮转化为盐，而被植物吸收 ③ 所有植物都具有生物固氮作用，其根部根瘤菌可使氮气转变为盐，而被植物吸 收

④ 动物以植物为食而获得氮并转化为动物蛋白

⑤ 动物死亡后，其遗骸中的蛋白质被微生物分解成NH：、NO二NH:?,又回到土壤和水体 中，被植物再次吸收

A. ①⑤ B.④⑤

C.②④⑤

D.②④

【答案】C

1.工业制H\\Q的3个反应：

催化剂

4NH3+5O2 4NO+6H2O

髙温

2NO+O,=2NO2 3N02+H20=21IN03+N0

2.处理工业尾气的2种方法： （1）碱液吸收法；（2）催化还原法。

1. 下列过程：①豆科植物根瘤菌将N?转化为氮肥；②雷雨时雨水中存在一定量;

③ 工业上将合成氨；④用氨氧化法制，其中属于固氮的是

（） A. ①②③ B.②③④ C.①③④

D.①②③④

【解析】将游离态的氮转变成含氮化合物的过程叫固氮。 【答案】A

2. 工业中，不涉及的反应是（）

催化剂

A. 4NH3+502 = 4N0+6H20

咼温

B・ 3NO,+H2O=2HNO：5+NO C. NIL+HNO；—NH4NO3 D. 2N02+Na2CO3=NaNO2+NaN03+C02

【解析】 工业制过程屮，涉及A、B两项反应；尾气处理过程屮涉及D项反应。 【答案】C

3. 下列有关氨氧化法制的说法不正确的是（）

A.氨氧化法制关键的一步是寻找催化剂使NIM专化为NO的产率增人

B.由3NO2+H2O 2HNO3+NO可知整个生产过程屮，从理论上说消耗1 mol NH3仅生成§

mol HNO3

2

C.全压法吸收NO?比常压吸收NO?得到的HNO：：溶液的浓度大

D.工业上用Mg（N03）：?做脱水剂由60%〜70%的HNO3溶液获得95%〜100%的浓Hg

【解析】 由于NH：＜与@反应生成期、汕、20的速率均很大，工业上就采用催化剂，利 用它的选择性，增大N比生成N0的速率，來提高N0的产率。分析整个过程，从理论上说，rtl 于充入了过量的O2,使得反应循环进行，1 mol NH3能生成1 mol HNO3。常压吸收NO2得似O3 的质量分数低于50%的稀HNO3,全压吸收NO2后，HNO：,的质量分数可达60%〜70%。

【答案】B

4. （双选）在氨氧化法制中，二氧化氮的吸收反应如下：3NO2+H2O

2HNO3 + NO（正

反应为放热反应）为了提高的产率，应该采取的措施是（）

A.降低温度 C.减小压强

B.升高温度 D.增大压强

【解析】该平衡为正反应气体体积缩小的放热反应，故增大压强、降低温度可使平 衡向右移动，提高的产率。

【答案】AD

5. 汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NO及汽油、柴油等物质，这种尾气越来越成为城 市

空气污染的主要来源，必须予以治理。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化 转化器”（用钳、耙合金做催化剂）。它的特点是使C0与N0反应，生成可参与大气生态坏境循 坏的无毒气体，并促使汽油、柴油等物质充分燃烧及S02的转化。

⑴写出C0与N0反应的化学方程式： ________ o

（2）控制或者减少城市汽车尾气污染的方法可以有 A.开发氢能源 0.车辆行驶

B.使用电动车 D.戴上呼吸面具

【解析】（1）题干中的信息，生成“参与大气生态环境循环的无毒气体”，即C0?和弘： 催化剂

2C0+2N0 = N2+2C02O

（2）控制或减少汽车尾气污染，不是污染后再治理。

催化剂

【答案】（D2CO+2NO N2+2C02

（2） AB

1. 下列气体能造成空气中光化学烟雾污染的是（） A. CO, C. NO，

B. CO D.氯气

【答案】C

2. 关于70的下列叙述不正确的是（）

A. N0可以是某些含低价N元素物质被氧化的产物

B. N0不是亚酊

c. NO可以是某些含高价N元素物质被还原的产物 D. NO是红棕色气体

【解析】NO中N为+2价，故NO既有氧化性，又有还原性，可以为低价含'物质失去电 子被氧化的产物，也对为高价含N物质得到电子被还原的产物。NO?为亚軒。D项不正确, NO为无色。

【答案】D

3. 化工生产中的废气和汽车尾气的排放是造成大气污染的主要原因。下列气体经过处 理

后可用做燃料的是（）

A.硫酸工业尾气B.工业尾气 C.汽车尾气 D.高炉煤气

【解析】 各选项与主要污染物的对应关系是：A一一二氧化硫、三氧化硫；B ----------

氧化氮、二氧化氮；C ------ 氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮和炷；D ------ 氧化碳、 二氧化碳。由于汽车尾气很分散，而目前棋至于今后一段时间内，将汽车尾气转化为燃料还 不现实，故选D。

【答案】D

4. （2013 •淮北高二测试）在体积为卩L的密闭容器中通入日mol N0和b mol 02o反应 后

容器内氮原子数和氧原子数之比为（）

a a

B. 刃 a D.2卄方

a c- a+2b

【解析】 根据原子守恒得答案为：為;。 【答案】C

5. 用铜锌合金制成的假金元宝骗人的事件屡有发生，下列不易区别其真伪的方法是（

）

A.测定密度B.放入中 0.观察外观D.放入盐酸中

【解析】Au很不活泼，不溶于单一的酸溶液，Zn、Cu相对Au而言较活泼。从外观颜 色上看假金元宝与真的相同，不易分辨，但从其成分而言，假的是铜锌合金，真的是纯度很 高的金，

Zn能溶于盐酸，ZIK Cu均能溶于，均有气泡产生，而Au则不与盐酸或反应; 从密度而

言，金的密度大于铜、锌的密度。

【答案】C

6. 大气污染是环境污染的一个重要方面，常见的大气污染物分一次污染物和二次污 染物。

二次污染物是排入环境屮的一次污染物在物理化学因素或生物作用下发生变化，或与 环境中的其他物质发生反应，生成新的污染物。女n2N0+0,=2N02, N0?就是二次污染物，由 NO?导致的污染就是NO的二次污染。下列物质：①SO?,②NO,③NO2,④氯化氢，⑤C02,不 易导致二次污染的是（）

A.①②③④⑤B.①③⑤ C. ④⑤D.④

【解析】SO?在空气中能生成H2SO3,也能生成SO3,易导致二次污染；NO能生成NO?造 成二次污染；3NO2+H2O=2HNO3+NO,其中HNO3和NO导致的污染为NO2的二次污染；而HCI不 易造成二次污染（比较稳定）；C0?不是污染物，也不会造成二次污染。

【答案】C

7. 下列反应既属于离子反应，又属于氧化还原反应的是（）

催化剂

A. 4NH3+502

4N0+6H20

高温

B. 2NO+O2=2NO2 C. 3NO2+H3O=2HNO3+NO D. N2O3+2Na0H=2NaN02+H20

【解析】A、B两项反应不属于离子反应；D项反应不属于氧化还原反应。 【答案】C

8.已知氮的氧化物跟NaOH'M液发生的化学反应如下：2N02+2NaOII=NaN03+NaN0>+1L 0, N02 + NO + 2Na0H=2NaN02 + H20,现有刃mol NO2和刃mol W）组成的混合气体，需用NaOH 溶液

使其完全吸收至无气体剩余。已知NaOH物质的量浓度为mol・—打则需该NsOH溶液 的体积是（）

m

A. a L

2 m+n C・ 3臼 L

z B・3臼L

刃+/?

D・ <3 L

【解析】 根据气体全部被吸收，生成的盐是NaNO：,和NaN02,可知钠原子的物质的量等

仍+刀

于氮原子的物质的量，即/?（NaOH） =/?（N02+N0） = （/〃+/2）mol,所以NaOII溶液的体积为

乙L。

【答案】D

9. （2013 •南阳高二测试）将20 inL二氧化氮和氨气的混合气体，在一定条件下充分反

应，化学方程式是6N0. + 8NU 7N2+12H20,已知参加反应的二氧化氮比氨气少2 1让（气体 体枳均在相同状况下测定），则原混合气体中二氧化氮和氨气的物质的量之比是:①3 : 2② 2 : 3③3：

7④3 : 4,正确的组合为（）

A.①③B.②③

C.②④D.①④

【解析】 注意到给予的反应为一可逆反应。NO,、NH：,均不可能完全消耗。NQ比少 消耗了2 mb,具体关系应该为NO2消耗6 mL, NII：<消耗8 mL,两种物质共消耗了 14 mL,剩余6 mL,具体剩余的M)2、WI3各有多少，依据起始的投入來决定。起始投入不确定时，具体剩余 的NO?、W体积也不确定。反过来，不知道剩余的NO?、7氏体积也就无法确定起始给予的业、 \\比各多少体积。但是，用极端假设法可以确定起始给子的NO?、NH?的体积范围。假若剩余的 气体全部为

NO?,则原NO?有(6+6)mL=12 mL, NH3有8 mL,原混合气体中二氧化氮和氨气的 物质的量之比是3 : 2o假若剩余的气体全部为NH3,则原N&有(8+6)mL=14 mL, N0：?有6 mL,

3 n N02

3

原混合气体屮二氧化氮和氨气的物质的量之比是3 : 7,故原混合气体NH3 <2O

【答案】C

10. 将/〃 g氨通过氨氧化法完全制成，且将全部溶解在反应中生成的水里制成

浓，其质量分数为()

A. 77.8% B. 50% C. 63.5% D. 98%

【解析】 根据4NH3+5O2=4NO+6H2O, 4NO+3O2+2H2O=4HNO3得关系式：NH3+2O2=

63 g =HN03+H20,故

溶液相当于1 mol水中溶解1 mol HNO；1,故质量分数为63 g+18 gX100%=7 7.8%o

【答案】A

11. 工业尾气的净化方法有多种。

(1) ________________________________ 碱液吸收是一种常用的方法。工业上常用纯碱溶液来

吸收尾气中的氮的氧化物，反 应的化学方程式为 。如果希望吸收产物全部为钠，可用硝

酸处理

所得的吸收液，试写出反应的化学方程式 ______________________________________________

(2) 催化还原法是用还原剂在有催化剂存在的条件下来还原氮的氧化物。如杲以N比为

还原剂，可分别将尾气中的N0和NO?还原成弘和出0,写出这两个反应的化学方程式

【答案】(1) 2N02+Na,CO3=NaNO2+NaN03+C02

NaNO2+2HN03=NaN03 + 2N02 t +H20

催化剂

(2) 4NH3+6N0

5M2+6H2O, 8MH3+6NO2

催化剂

7N2+12H20

12. 某化学小组的同学设计了如图的实验装置。

将氨气与过量的氧气通入硬质玻璃管屮，管川装有c“o：'催化剂，用酒精灯加热。

(1) ______________________________________________________________________ 氨

气催化氧化的化学方程式是 _________________________________________________________ ____________________________________ ;试管内气体变为红棕色，该反应的化学方程式是—

(2) 停止反应后，立即关闭试管的两个活塞，一段吋间后，将试管浸入冰水中，试管内

气体颜色 __________ ,原因是 ________________________________________________________

催化剂

【答案】 (1)4>1出+502 4N0+6也0 2N0+02=2N02 (2)变浅 存在2N0? N2

高温

0」的平衡，降温平衡右移

13. 工业合成氨与制备一般可连续生产，流程如下：

(1)某温度下体积为200 L的氨合成塔中，测得如下数据:

时间(h) 浓度(mol -L\") N2 1 0 1. 500 4. 500 0 1 1.400 4.200 0. 200 2 1.200 3.600 0. 600 13 Cl 4 Cl 也 NHa C2 5 1Cz a 根据表中数据计算0〜2小时内2的平均反应速率为 _______ mol・【厂・h—。

若起始时与平衡时的压强之比为禺则2的转化率为 _________ (用含臼的代数式表示)o

(2)氨气和氧气从145 °C就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如

图):

4NH3 + 502 4NH3 + 302

4N0+6H20 ^)= 1 X 10(900 °C)

53

2N2+6H20 他=1X1()67(900 °C)

温度较低时以生成 ________ 为主，温度高于900 °C时，NO产率下降的原因

吸收塔中需要补充空气的原因 __________________________________________________

(3) ______________________________________________________________________ 尾

气处理时小型化工厂常用尿素作为氮氧化物的吸收剂，此法运行费用低，吸收效 果好，不产生二次污染，吸收后尾气中NO和N0?的去除率高达99.95%。其主要的反应为氮氧 化物混合气与水反应生成亚，亚再与尿素［C0(NH2)2〕反应生成CO?和陽 请写出有关 反应化学方程式： _________________________________________________________________________________

【解析】(1)由反应速率的计算表达式,可求出卩@2)= (1.5 mol - L_1-1.2 mol - L _1)/2 h

= 0. 15 mol • L • ho 设N2转化x mol。

N2 + 3也

2NH3

4.5 0

_1

_1

起始 1.5

平衡 1. 5 — x 4. 5 —3/ 2x 转化 x 3x 2x

1. 5 + 4. 5

由同温、同体积时，压强之比等于物质的量之比得：1.5 + 4. 5 —2产自,解得心3(1 1 x 1 一2)，N2%=YTXIOO%=2(I-^) X100%O

(2) 从图中不难读出低温生成N2,高温生成NO,但当高于900 °C时，反应逆向移动，故 NO

的产率减小。再通入空气，相当于增加反应物，平衡正向移动，\\也的转化率进一步提高, 使产量增加。

(3) 根据题屮信息，可写出反应物和产物，关键运用化合价和原子守恒来配平。

【答案】(1)0. 15 2(l-l/c?) X100%

(2)2生成M0的反应为放热反应，升高温度转化率下降进一步与N0反应生成

(3) N0+N02 + H20=2HN02

C0(NH2)2+2HN02=C021 +22 t +3氏0

14.如果化肥厂用NH3制备NILNOa,己知由NH制NO的产率为96%, NO制的产率为92%, HNOs跟仮应牛成MltNOs,则制IIW)3所用去的W的质量占总消耗W的质量分数是多少？

Pt

【解析】 由4NH：｝+502^=4N0+61⑷

高温

4NO + 3O2 + 2H2O=4HNO3 NH3+HNO3=NH1NO3

可得：毗〜HNO3〜NH4NO3

解法一：设制备NIIN0忌质量为80 t,则制备HNOs总质量为63 t,贝IJ与HNO仮应的MH伪 17 t,设制备HNOs所用去的阳的质量为％,根据关系式有^X96%X92%=17 t,解得%=19.2 5 to

占总消耗氨量的质塑分数为

19. 25 t

—X100%=53. l%o

解法二：若设制备NH4NO3 1 mol,则与HNO3反应的NH3应为1 mol,需制得1 mol HNO3。 设制

1 mol HNO3用去NH3的物质的量为x,则有xX96%X92%=l mol, x=l. 13 mol,

1. 13 mol

1.13+1 荷X100%=53・l%o这种运用物质的量关系进行计算的方法显得更为简捷。

【答案】53. 1%

J方法一一深冷分离、变压吸附分离、膜分离

-、空气分离(原理

二、合成氨工业 合成氨 合成氨工业简述

r原料：空气.燃料 煤、天然气.石油、水

“20 g +C高温 co+出

催化剂

反应＜ H2

° g

+C0

CO2 + H2

△

咼温、咼压

N2+3H2

2NH3

催化剂

设备：氨合成塔

J过程：原料气制备一净化一压缩一合成一分离

三、的制法

1. 实验室制法

盐与浓氏SOj微热

△

NaNOs （固）+H2SO.I（浓）^=NaHS0.i+HN031

2. 工业制法

氨的催化氧化法

(1) 原理：

Pt

4NH.3+5O2^=4NO+6氏0 A 从0

△

2N0+02=2N02

3N02+H20=2HN03+N0(循环操作) (2) 尾气处理：用碱液吸收 NO+NO2+2Na0H=2NaN02+H20 2NO2 + 2Na0H=NaN03+NaN02 + H20

或 2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+C02

氮的氧化物溶于水的计算问题 1. NO2或NQ与NO（非0J的混合气体溶于水时可依据3N02+H20=2HN0；1+N0,利用气体体化差值进行计算。

2. NO?和02的混合气体溶于水时，由4N02+02+2H20=4HX03可知，当体积比

=4 : 1,恰好完全反应

积变

j/@Oj :卩(0,)< >4 : 1, NO?过量，剩余气体为NO

<4 : 1, 02过量,剩余气体为02

3. N0和02同时通入水屮时，其反应是： 2N0+0：>=2N02 4N02+02+2H20=4HN0：｛

总反应式为 4N0+302+2H2O=4HNO3 当体积比

\"=4 : 3,恰好完全反应

K(NO):卩(0J* >4 ： 3,剩余NO

K4 ： 3,剩余O2

将盛有25汕一氧化氮、二氧化氮混合气体的量筒，倒立于水槽中，反应后气体体积 缩

小为15 mL,则原混合气体屮一氧化氮与二氧化氮的体积比是

()

A. 2 ： 3 B. 3 ： 2 C. 4 : 1 D. 1 ： 4

【解析】 应用反应前后气体体积之差计算。

一氧化氮不溶于水，二氧化氮与水反应：3N02 + H20=2HN03+N0,由反应方程式可知3 体积的N0?被水充分吸收后生成1体积N0,体积减少2体积，现由25 mL缩小至15 mb,气体体 积减少了10 mL,故原NO、NO2混合气体中NO2的体积为15 mL, NO为25 mL-15 mL=10 mL；原 混合气体中NO和NO?的体积比为10 : 15 = 2 : 3。

【答案】A

化学反应中物质的两率及其应用 1.反应物的转化率

(1) 定义：化学反应中某反应物的实际反应量与实际投入量之比(通常用百分数表示)

叫做该反应物的转化率，即

该反应物的实际反应量

某反应物的转化率=该反应物的实际投入量X 100%, 反应物的转化率又叫做反应物的利用率。

(2) 反应物转化率的特性

① 反应物的转化率总是小于1。

② 某种反应物的转化率等于该物质中某种元素的转化率。 ③ 某反应物的转化率与该反应物的损失率Z和为1。

④ 在相关联的多步反应中，在各分步反应中保持元素质量守恒关系的几种反应物，其 转化率的乘积等于某一种反应物的总转化率。

2. 生成物的产率

(1) 定义：化学反应中某生成物的实际生成量与理论生成量之比(通常用百分数表示) 叫做

该生成物的产率，即

该物质的实际生成量

某生成物的产率=该物质的理论生成量X100%。

(2) 生成物产率的特性

① 生成物的产率总是小于1。

② 牛成物的产率跟与该主成物保持元素质量守恒的反应物的转化率相等。

高温

化学反应4FeS2+1102^=2Fe203+8S02中,实际投入FeS? 1.5 t,实际反应1.2 t,

实际生成SO, 1.28 t,理论上生成SO, 1.6 t,贝I」：FcS?的转化率为 _______ , S0?的产率为一

1.2 t 1.28 t

【解析】FeS2的转化率=TTTX 100%=80%, SO2的产率=1. 6 t X 100%=80%o

【答案】80% 80%

咼温、咼压

1. 对于可逆反应：N2(g)+3H2(g)

2NH:J(g) (IE反应为放热反应)，下列说法

催化剂

中正确的是()

A. 达到平衡后加入论 当重新达到平衡吋，N&的浓度比原平衡的大，出的浓度比原平 衡

也大

B. 达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应的速率，又提高了NH：,的产率 C. 达到平衡后，缩小容器的体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气 的

转化率

D. 加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大了，逆反应速率减小 T

【解析】 达到平衡后，加入N2平衡向正反应方向移动，NH3的浓度增大了，而也的浓 度会减小；达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡向逆反应方向移动，不 利于刈3的生成；达到平衡后，缩小体积即增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡向正反 应方向移动，有利于提髙出的转化率；加入催化剂，能同等程度地增大正、逆反应速率，缩 短反应达到平衡的时间。

【答案】c

2. 盛满等体积NO和NO?的混合气体的试管，倒置在水槽屮，反应完毕后液面上升的高 度

是试管的()

A. 1/2 B. 1/3 C. 2/3 D. 5/6

【答案】B

3. 体积比为2 : 3的N?和出的混合气体，在一恒温恒压装置屮发生反应。达到平衡时，

容器内气体的密度变为反应开始时的5/4,则汕的转化率为（）

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

【解析】 设开始时2、氏分别为2 mol、3 mol,共有5 mok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5 mol X4/5=4 mol,气体减少1 mol,即生成1 mol NH3,反应了0.5 mol N2, 0. 5 mol 则N2的转化率为2 mol X100%=25%。

【答案】C

4. 用3 mol 氧化制备H\\Q时，若NH：的转化率为60%,（其他过程完全转化）则制得HN Os的质量为（）

A. 63 g B. 113.4 g C. 126 g D. 1 g

【解析】 由关系式：NHs-NO〜NO2〜IlNOs可知

转化生成的/7（HNO3） =/7（NH3） X60%=3 mol X6O%=1. 8 mol o

Z?7（HNO3）=63 g・ inolX1.8 mol = 113. 4 g。

_1

【答案】B

5. 一定温度下，某密闭容器里发生可逆反应：C0（g）+H20（g） CO血）+H,g）（正反 应吸

热），当达到平衡时，测得各物质均为mole欲使氏的平衡浓度增大1倍，其他条件不 变时，下列措施可采用的是（）

A. 升高温度

B. 再通入mol CO和/? mol H2O（g） C. 再通入2刀 mol CO2和2/? mol H2 D. 使用催化剂

【解析】欲使氏的平衡浓度增大1倍，即出的物质的量为2/7 0101。升温虽然可以使平 衡右移，但原平衡中C0和氏0只有mol,不能完全转化为氏，所以也的物质的量不可能增加 到2/7

mol:同理，再通入刀mol CO和刀mol II2O也不能完全转化为氏；使用催化剂不改变平衡 时各物

质的量。

【答案】C

6. 某温度时，容积为FL的密闭容器中放有1.2 mol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

【解析】 温度、体积一定时，气体压强之比等于物质的量之比。根据反应前后的差 量关系，分解的皿的量，也就是气体增加的量，所以ND分解80%,气体物质的量增加80%, 压强增大80%。

【答案】C

7. 实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下:

氨吸收

氨氧化

C知实验室可用饱和亚钠(NaNO-J溶液与饱和氯化钱溶液经加热后反应制取氮气。 (1) _________________________________________ 从图中选择制取气体的合适装置：氮气 __________________________________________ 、氢气 _______ o

(2) _______________________________________________________________ 氮气和

氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有 ___________________

原料气

(3) 将氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨， __________ (填“会”

或“不会”)发生倒吸，原因是 _____________ 。

(4) 用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的钳丝插入乙装置的锥形

瓶内，能使钳丝保持红热的原因是 _____________________________ ,

锥形瓶中还可观察到的现象是 ________________ O

(5) 写出乙装置屮氨氧化的化学方程式 ____________ o

(6) 反应结束后锥形瓶内的溶液中含有卜广、01厂、 ____ 、 _______ 等离子。

【答案】(l)a b (2)干燥气体控制氢气和氮气的流速

(3) 不会因为混合气体中含有大量难溶于水的氮气、氢气两种气体 (4) 氨的氧化反应是一个放热反应 有红棕色气体产生

催化剂

(5) 4NH3+502 = 4N0+6H4

高温

(6) NH： \\0：7

8. 下图是工业生产的流程。

水

N2、H2

空气

合成塔中内置铁触媒，氧化炉中内置Pt — Rh合金网o 请回答下列问题：

(1) 1908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。示意如下：

\\\\\\\\\\\\x\\x\\x\\xx\\\\\\\\x\\\\\\\\\\\\\\xw\\w\\v

图①

图②

图③

图⑤

也、 ⑤表示生成的N氏离开催化剂表面, 分别表示N2、 NH：JO图

②和图③的含义分别是

高温、高压

(2)合成氨反应的化学方程式为N2(g)+3H2(g)

2NH3(g),写出该反应的化学

催化剂

平衡常数表达式《=

o在一定温度和压强下，将出和2按3 : 1 (体积比)混合后进入合成

塔，反应达到平衡时，平衡混合气中NIL的体积分数为15%,此时IL的转化率为 ________ o

(3) 已知:®4NH3(g) +302(g)=2N2(g) +6H20(g) A/Q — l 266.8 kJ • mol'1

②N2(g) +02(g) =2N0(g) A〃= + 180.5 kJ • mol

0

-1

氨催化氧化的热化学方程式为 _________________

(4) _______________________________________ 吸收塔中通入空气的目的是 o

【答案】(1)图②表示禺、氏被吸附在催化剂表面，图③表示在催化剂表面，0、H2 屮化学键断裂

[NH3]

⑵[丽・丽26%

(3) 4NH3 (g) + 5O2 (g) =4N0 (g) + 6H20 (g) △

905.8 kJ ・ mol-1

2

(4) 使NO循环利用，进一步转化成HNOs

综合检测(一)

空气资源氨的合成

一、选择题

1. 工业上用氢气和氮气合成氨，氢气的主要来源是() A.

水和燃料 B.电解水

C.锌和稀硫酸反应D.液化空气

【解析】B、C项生产氏成本太高，不符合实际；D项液化空气得N・2； A项正确。 【答案】A

2. 合成氨工业有下列生产流程，其先后顺序为()

①原料气制备②氨的合成③原料气净化和压缩④氨的分离

A. ①②③④B.①③②④ C.④③②①D.②③④①

【解析】合成氨工业流程顺序：原料气制备一原料气净化和压缩一氨的合成一氨的 分离。

【答案】B

3. 加压法吸收NO?主要因为3N02+II20 A. 可逆反应B.放热反应

C.氧化还原反应D.气体总体积缩小的反应

211\\0：｝+\\0的反应是()

【解析】3NO2 + H2O

增大W的转化率。

【答案】D

2HNO3+NO是气体总体积缩小的反应，加压使平衡正向移动，

4. 工业中氧化炉中发生的化学反应是() A. 3N02+H20=2HN03+N0

B. 2N0+02=2N0,

C・ 4N比+502 4NO+6H2O

催化剂

D. Na2C0s+2N02=NaN03+NaNO2+C02

【解析】氧化炉中发生的主要反应是Mb的催化氧化。 【答案】C

5. 下列有关浓的叙述中，错误的是() A. 是无色液体，但常因含少量的而呈黄色 B. 锌与反应不能制得氢气

C. 可溶解绝大部分金属，却可放在铁制容器中 D. 是具有不稳定性的挥发性的强酸

【解析】 依据的物理性质和化学性质。浓通常呈黄色是由于NO?溶于中 的原因；能和绝大多数金属反应，但被还原的元素是氮而不是氢，冷的浓能使铁、 铝钝化，铁制容器或铝制容器可用于盛放浓。

【答案】A

6. 合成氨所用的氏可由煤与水反应制得，其屮有一步反应为CO(g)+H,O(g) CO,(g)

+也@) A//<0,欲提高CO的转化率可采用的方法有：①降低温度；②增大压强；③使用

催化剂；④增大CO的浓度；⑤增大水蒸气的浓度，其中正确的组合是()

A.①②③④⑤B.①⑤ C. ①④⑤D.⑤

【解析】 该反应是一个气体总体积不变的放热反应，欲提高co的转化率，可设法使 化学平衡向正反应方向移动，显然降低温度可以满足这一要求；增加水蒸气的浓度，平衡向 正反应方向移动，co的转化率也可以增大；若增加co的浓度，平衡虽然向右移动，但co的总 量增大，其转化率反而减小。增大压强和使用催化剂只能加快反应速率，缩短达到平衡的时 间，而与平衡时co的转化率无关。

【答案】B

7. 实验室合成氨装置如图所示，则以下说法小错误的是( A.装置甲的作用Z—是干燥 B. 装置甲的作用是化合

C. 乙处导出的气体是N2、H2、NH3

D. 检验产物可用湿润的红色石蕊试纸或浓盐酸等

【解析】 装置甲的作用有三点：①干燥气体；②观察气体逸出速率便于控制比例； ③使气体混合均匀。

【答案】B

8. 进行氨的催化氧化实验时，钳丝不能接触氨水是因为() A. 钳丝的温度高，接触氨水会使氨气大量蒸发 B. 红热的钳丝将会和氨发生反应，使釦丝腐蚀 C. 防止钳丝温度降低，不起催化作用 I).防止爆炸

【解析】 氨的催化氧化是在催化剂存在的条件下加热，而钳丝很细，本来蓄热就少, 若再与液体接触，温度降低，即使有催化剂存在也不发生反应。

【答案】C

9. 某工厂用CaSO4s NH3、也0、CO2制备(NHJ2SO4,其工艺流程如下图所示，下列推断不

合理的是()

足量NHs适量CO2过滤

CaSO,悬浊液一甲一＞ 乙一 捉纯 熾烧 滤液一＞ (NH^SO.CaCO,,―生石灰

A. 设计工艺流程时也可以先通入CO?后通入 B. 生成 1 mol (NH()2S0.至少消耗2 mol NH3 0. CO2可被循环使用

D. 往甲中通入CO?有利于(NHi) 2SO4生成

【解析】 由元素守恒可判断B项正确；从流程图中可看出，反应过程中需用CO?,而C

aC(L锻烧过程中产生CO?,因此C02可循坏使用，C项正确；甲中含有足量的ML,通入CO2,生 成CaCO3,有利于生成(NIIJ2SO\" D项正确；CO?在CaSO，：悬浊液中溶解度很小，故不能先通入C

02, A项错误。

【答案】A

10. 在一定条件下，进入氨合成塔的混合气体中氮气的体积占22%,氢气的体积占78%, 经

合成反应达到平衡后，在相同温度和压强下，气体体积缩小至原体积的95%,氮气的转化 率接近于()

A. 11. 5% B. 10. 5% C. 9.75% D. 13.2%

【解析】 设混合气体的体积为100 L,反应掉血的体积为肌

N2 + 3H，

2NH3

开始 22 L 78 L 0 平衡 22 L-x 78 L-3x 2x

22 L-x + 78 L—3x +2x 由题意： 22 L+78 L

=95%

解得%=2. 5 L

2.5 L

a (N2)=N17X100%=11.4%。

【答案】A

11. 在相同温度下，有相同体积的甲、乙两容器，甲容器屮充入1 g血和1 g H2,乙容 器

中充入2 g 2和2 g H2O下列叙述中，错误的是()

A. 化学反应速率：乙〉甲 B. 平衡后N?的浓度：乙〉甲 C. 比的转化率：乙〉甲

D. 平衡混合气中氏的体积分数：乙〉甲

【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“2、出的转化率增大，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。

【答案】D

12. 在一定温度、压强下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中NHs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 ： 5

C. 1 ： 3 D. 1 ： 2

B. 1 ： 4

【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100 mol,则NH3为25 mol, N2和出的物质的量之和为75 mol,根据反应方 程式对知，生成25 mol NH：o气体的总物质的量减小25 mol,所以反应前气体的总物质的量 为125 mol,则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是1 ： 5。

【答案】A 二、非选择题

高温、高压

13. 工业合成氨是在一定条件下进行的可逆反应：N2(g)+3H2(g)

催化剂

2NH3(g) o

其部分工艺流程如下:

页Uh①净化门②他化刑 」 J请回答下列问题：

(1) 第②步除需要催化剂这个条件外，还需要的条件是 _____________________________ ___________________________________________ O

(2) 第①步操作屮的原料气的“净化”目的是 _________ ，第③步操作中的目的是 ______

(3) 工业合成氨反应后可以通过降低混合气体的温度而使氨分离出來。这种分离物质的

方法的原理类似于下列哪种方法？ ________ (填编号)。

A.过滤B.蒸憾 C.分液D.萃取

你作出这个判断的理由是 ______________________________________________________

(4) ___________________________________________________________________________ 可

以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气，如果漏气则会有白烟生成。该反应的 化学方程式为 _________________________________________________________________________________

【解析】(2)原料气中往往含有使催化剂中毒的物质，所以在进行原料气的反应前， 需要除掉其中的杂质；工业合成氨反应后的混合气体中既有氨气，也有未反应的氢气、氮气, 所以为了提高原料气的利用率，将未反应的原料气进行重新利用，这样可以提高经济效益。

(3) 降低温度，氨变为液态，从而进行分离，所以跟蒸镉类似，都是通过改变温度，使 物

质的状态发生变化而分离。

(4) 2W+3C12=N2+6HC1,生成的HC1又与NH仮应生成NHQ小颗粒，产生白烟。

【答案】(1)500 °C、20〜50 MPa

(2) 防止催化剂屮毒提高原料利用率(或提高经济效益等) (3) B通过温度的改变而改变物质的状态，达到分离的目的 (4) 8NHs+3C 12=6NH.1C 1 + N2

14. (2013 •青岛高二质检)以天然气、焦炭、水、空气为初始原料，可以制得若干化

工产品：

空气

请冋答F列问题:

(1) 合成氨中原料气体2来源于空气，可采用将空气 _________ 和 _______ 等方法，氏可

采用上述反应①，其化学方程式为 ___________________________ 。

咼温、咼压

(2) 对于合成MN,+3H2

2NH；1 A//<0,其中2与氏体积比高于1 : 3的原因是一

催化剂

__________________________________________________________________ ;及吋分离“比的 方法是 ____________________________________________________________ 。

⑶制取NH4NO3时，側的用途有两种，$IJHNO3的量大于与HW)仮应的量的原因是 _______

(4) ______________________________________________________________________ 反

应⑤的化学方程式为 _______________________________________________________________

⑸发生反应③生成CH*的化学方程式为 ___________________________________________

【解析】(1)由空气中获得血，去掉a,可采用深冷分离空气或变压吸附或膜分离等 催化剂

方法。制取IL的反应①为C1L + 2氏0 C02 + 4IL；

高温

(2) 由于原料气lb的制収比2成本高，为了使比的转化率提高，可提高2的加入量，故“2 与也体积比高于1 : 3；及吋分离\\出，使化学平衡向右进行，可以使7出冷却液化分离；

(3) 由于NHs转化为HNO：,的过程中发生了反应：3N024-H20=2HN03+N0及各步反应有损失,

一般应为制HNO：’,时\\出用量较人；

(4) 根据反应条件信息及元素守恒，反应⑤应为：

一定条件

C02+2NHB = C0(NH2)2+H20；

(5) 根据反应条件信息及元素守恒，反应⑤应为：

Co

8C0+17H2

CSH18 + 8H2OO

443 K〜473 K

【答案】(1)深冷分离 变压吸附 催化剂

(；讯+2出0 C02+4H2

高温

⑵制也成本高于制为了提高氏的转化率，可以提高N2的加入量冷却使NH：液化

(3)由于Nth转化为HNOs的过程屮，发生3NO2+H,O=2HNO3+NO及各步反应有损失，制HN 03

的呱用量应较大

一定条件

⑷ CO2 + 2NH3

C0(NH2)2+H20

Co

(5) 8C04-17H2

443 K〜473 K

15. 某厂附近的空气主要污染物为氮的氧化物。为了保护环境和综合利用，可采 用氨

CJI18+8H20

一碱两级吸收法。此法兼有碱吸收和氨吸收两方法的优点，其吸收工艺流程如下：

(1) 排空物质的主要成分为 __________________ 。 (2) 进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是

。

(3) 从吸收塔排出的混合液用途之一为 ___________________________________________

空气的主要污染物为硫的氧化物和氮的氧化物。研究人员设计了同时净化废气中二氧 化硫和氮的氧化物的方法，将英转化为硫酸和，工艺流程如下：

承

①

各室中发生的反应如下：

a. 氧化室：N02(g)+S02(g)+H20(l)=H2S04(l)+N0(g)

b. 消除室：N0(g)+N0,g)=N203(g)

/\\H=a kJ • mol_,

' H=b kJ ・ mol-1

N203(g) +2II2S0l(l)=2N0IIS0.1(s) +II2O ⑴ A H= c kJ • mol-1

c. 分解室:4N0HS04(s)+02(g)+2H20(1)=4网4⑴ +4N02(g) A/QdkJroL

回答下列问题：

⑷①和②分别为(写化学式) _________ 、 _______ 。

⑸写出S0八Ch和出0反应生成H?SO彳的热化学方程式： __________________________

【解析】 在笫一个流程图中，液氨经缓冲器后汽化，与含有血、02、N0”的空气混合, 部分\\H与ML反应，将2、0?排空而ND、N0、用碱液吸收生成亚盐和盐，其中钱盐可 作肥料，NaNOz可作建筑中水泥掺加剂、食品防腐着色剂等。

在第二个流程图中，S02与N02在氧化室中反应，市分解室循环过来的①为N02, NO与NO2 在消除室内化合，再被IbSOj转化，由分解室补充过來的②为ILSO-净化含SO?和NO’(NO、NOJ 的废气，得到了硫酸和。

最后一问，要得出SO?、O2、出0反应生成H2SO1的热化学方程式，要消去NO?、70、NA. X

OHSOj等物质。将题屮4个反应由上至下编为①、②、③、④，由(①+②+®)X2+④得：2 S02(g) + O2(g) + 2H,0(1) =2H,SOt(1) A(2自+ 2力+ 2c+ /kJ ・ mole

_,

【答案】(1)2、02(只填N?也算对)

(2) 使氨气和大气充分混合 (3) 作肥料(其他合理答案也可) (4) N02 H2SO1

(5) 2S02 (g) + 02 (g) + 2H20 (1) =2H2S04 (1) A4(2^+2Z7+2c+\"kJ ・ mol

16. 以天然气为原料合成尿素的主要步骤如图所示(图中某些转化步骤及生成物未列

-1

出)：

水蒸气 甲烷-

造合成气 分离氨 请填写下列空白:

(1)已知0.5 mol甲烷与0.5 mol水蒸气在广。C、p kPa时，完全反应生成一氧化碳和氢

气(合成气)，吸收日kJ热量，该反应的热化学方程式是 ________________________________

(2) 在合成氨的实际生产过程川，常釆取的措施Z—是：将生成的氨从混合气体中及时

分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。请运用化学反应 速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由： ______________________________ 。

(3) 当甲烷合成氨气的转化率为75%时，以5. 60X 107 L甲烷为原料能够合成 __________ _L氨气。(假设体积均在标准状况下测定)

(4) 已知尿素的结构简式为CH2NNH2O，请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的

结构简式：

① __________________________________________________________________________

【解析】(1)因0.5 mol甲烷与0.5 mol水蒸气完全反应生成一氧化碳和氏吸收了臼kJ 热量，则1呗1甲烷与1呗1水蒸气反应需吸收鮎kJ的热量，所以该反应的热化学方程式为C Z °

C、 q kPa Hi(g)+H2O(g)

CO(g)+3H2(g)卜 H=2a kJ ・叱1匕

高温、高压

⑵比与出合成观的反应(N2+3H2

2NH3)是一个可逆反应，在该反应中，补充

催化剂

氮气和氢气有利于增大反应速率，分离氨和补充氮气与氢气都有利于平衡正向移动，同时循 坏利用对以节约原料。

(3) 由肌+2氏0@)=0)2+4氏的方程式和合成氨的方程式可以推出关系如下：CN〜4H 8 8 2〜利,由此关系式可以求得K(NH3) =5. 60 LX107 X 75%X3 = l. 12X108 Lo

(4) 因所写同分异构体需含有碳氧双键，根据价键理论结合尿素的结构简式很容易写出 英

同分异构体为①CHONHNH,,②CONNH.,0

t ° C、 p kPa

【答案】(l)CH4(g)+HQ(g) CO(g)+3H2(g) \\H=2a kJ ・ mol

-1

(2)增大氮气和氢气的浓度有利于增大反应速率；减小氨气的浓度，增大氮气和氢气的 浓

度均有利于平衡向正反应方向移动

(3) 1. 12X108

(4) ① CIINIINILO ② COMM h