课题2——人工固氮技术合成氨(时间：30分钟)考查点一合成氨适宜条件的选择1．合成氨工业中控制的反应条件应()。A．温度越高越好B．压强越大越好C．混合气体中氢气含量越高越好D．所选的催化剂活性越大越好解析工业合成氨的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，似乎压强越大就越有利于平衡向合成氨的方向移动，温度越高达到平衡的时间就越短，易错选A或B。实际上在合成氨的工业生产中，压强不能太大，否则能耗太高，并且对设备的要求高。而根据化学平衡移动原理，此反应温度越低越有利于平衡向正方向移动，但温度太低，则催化剂的催化活性不能很好地发挥，反应速率太慢；为解决上述矛盾，一般选择使催化剂活性最大时的温度。答案D2．为了进一步提高合成氨的生产效率，科研中具有开发价值的是()。A．研制高温下活性较大的催化剂B．寻求NH3的新来源C．研制低温下活性较大的催化剂D．研制耐高温高压的新型材料建造合成塔解析合成氨的反应是放热反应，降低温度有利于提高合成氨的产率。答案C3．下列有关合成氨工业的说法中，正确的是()。A．从合成塔出来的混合气体中，氨气占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低B．由于氨易液化，N2和H2在实际生产中循环使用，所以总体来说，氨的产率很高C．合成氨工业的反应温度控制在500℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动D．我国合成氨厂采用的压强是10～30MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大解析虽然从合成塔出来的混合气体中NH3只占15%，但由于原料气N2和H2循环使用和不断分离出液氨，所以生产NH3的效率还是很高的，因此A项不正确；控制反应温度为500℃，一是为了使反应速率不至于很低，二是为了使催化剂活性最大，因此C项不正确；增大压强有利于NH3的合成，但压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，我国的合成氨厂一般采用1×107～3×107Pa，但这并不是因为该压强下铁触媒的活性最大，因此D项不正确。答案B4．下列关于合成氨工业的叙述可用勒夏特列原理来解释的是()。A．使用铁触媒，使平衡向生成NH3的方向移动B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应C．500℃左右比室温更有利于合成氨的反应D．合成氨时采用循环操作可提高原料的利用率解析合成氨的反应特点之一：正反应是气体体积缩小的反应。当其他条件不变时，增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，所以高压将有利于氨的合成，选项B符合。答案B5．合成氨时既要使氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的办法是()。①减压②加压③升温④降温⑤及时从平衡混合气中分离出NH3⑥补充N2或H2⑦加催化剂⑧减小N2或H2的量A．③④⑤⑦B．①②⑤⑥C．②⑥D．②③⑥⑦解析合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0的特点为：正反应放热且气体体积减小。要使平衡向正反应方向移动且反应速率加快，应选C。答案C6．合成NH3所需的H2可由煤与H2O反应制得，其中有一步反应为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH<0。欲提高CO转化率可采用的方法可能有：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．①②③B．④⑤C．①⑤D．⑤解析该可逆反应的特点为：①正反应为放热反应；②反应前后气体体积不改变。结合勒夏特列原理可选出答案。答案C7．合成氨工业中，原料气(N2、H2、混有少量CO、NH3)在进入合成塔之前，常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收CO，其反应为CH3COO[Cu(NH3)2]＋CO＋NH3CH3COO[Cu(NH3)3]·CO(正反应为放热反应)。(1)必须除去CO的原因是_______________________________________。(2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收原料气中CO的适宜条件是____________________________________________________。(3)吸收CO后的醋酸铜(Ⅰ)氨溶液经适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力而循环使用，其再生的条件是______________________________。解析合成氨流程中的除杂，是为了除去能使催化剂中毒的物质，在合成氨的过程中必须除去CO，因为CO能使催化剂中毒。从吸收CO的化学方程式可得：吸收CO的反应是正反应为气体体积缩小的放热反应，因此为了使CO尽最大可能被吸收，应采取高压、低温的办法使平衡正向...
