2023年高中化学竞赛能力提升.doc
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1、中学化学竞赛试题资源库合成氨、硝酸工业A组 A工业上用氢气合成氨,氢气的重要来源是A 水和燃料 B 电解水 C 锌与稀硫酸反映 D 液化空气 D工业上合成氨,为了兼顾反映速率、化学平衡和设备条件等因素,我国目前一般采用的压强和温度A 常温常压 B 1000,1MPa C 100,0.1MPa D 500,2050MPa B工业上合成氨时一般采用500左右的温度,其因素是 适当提高NH3的合成速率 适当提高H2或NH3的转化率 提高NH3的产率 催化剂在500左右活性最大A B C D C合成氨工业常用的N2和H2在进入合成塔前,必须除去所含各种杂质,是为了A 提高N2、H2浓度 B 减少副反映
2、C 防止催化剂中毒 D 有助于平衡向右移动 B从N23H22NH3(正反映放热)的反映看,为了提高氨的平衡浓度,可选用的条件有A 升温、加压 B 降温、加压 C 升温、降压 D 降温、降压 C、D合成氨时使用催化剂的作用是A 提高N2、H2的浓度 B 提高NH3平衡浓度C 缩短达成化学平衡的时间 D 提高合成氨的单位时间产量 A下面是合成氨的简要流程示意图:沿X路线回去的物质是A N2和H2 B 催化剂 C N2 D H2 A下列事实不能用勒夏特列原理解释的是A 可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气B 加压有助于氨的合成C 加催化剂有助于氨的氧化D 500左右比室温更有助于合成氨的反映 C对于
3、合成氨的反映来说,使用催化剂和施以高压,下列叙述中对的的是A 都能提高反映速率,都对化学平衡状态无影响B 都对化学平衡状态有影响,都不影响达成平衡状态所用的时间C 都能缩短达成平衡状态所用的时间,只有压强对化学平衡状态有影响D 催化剂能缩短反映达成平衡状态所用的时间,而压强无此作用 B下列有关合成氨工业的说法中,对的的是A 从合成塔出来的混合气体,其中NH3只占15,所以生产氨的工厂的效率很低B 由于氨易液化,N2、H2是循环使用,所以总体来说氨的产率很高C 合成氨工业的反映温度控制在500左右,目的是使化学平衡向正反映方向移动D 合成氨厂采用的压强是2050MPa,由于该压强下铁触媒的活性最
4、大 A用焦炭、水、空气为原料制氨的化学方程式如下:参与反映的焦炭与氨气的物质的量之比是A 34 B 32 C 23 D 12 CNO2溶于水制硝酸的反映为3NO2(g)H2O(l)2HNO3NO(g)(正反映放热),为了提高硝酸的产率,硝酸厂实际生产中均采用的措施是A 升温 B 加压 C 通入过量O2 D 降温 C将一定量的氨完全氧化而转化为HNO3,且使之所有溶解在反映生成的水中,则此硝酸溶液中溶质的质量分数为A 75.8 B 76.8 C 77.8 D 78.8 77.8%将一定量的NH3完全氧化成硝酸并所有溶解在反映生成的水中,所得这种硝酸的质量比例浓度为 。(精确到0.1%)。 53.
5、2t;215.8t某化肥厂用NH3制硝酸,再进一步制NH4NO3。已知由NH3制HNO3时产率为88%,由NH3与HNO3反映制NH4NO3时产率为98%,用100t NH3制硝酸铵时,用于制HNO3的氨为 t,可制出NH4NO3 t。 25%在合成塔反映中,入口气体体积比为N2H2NH36181,出口气体体积比为N2H2NH39278。则H2的转化率为 。 (1)高温、高压、催化剂 低温、高压 适当温度、高压、催化剂(2)减少生成物浓度,使平衡向生成氨方向移动已知N23H22NH3(正反映放热),请回答:(1)从影响速率的因素分析,要有助于NH3生成,理论上应采用的措施是_,从影响平衡的因素
6、分析,要有助于NH3生成,理论上应采用的措施是_,而实际生产中采用的措施是 。(2)在实际生产的合成氨过程中,要分离出氨气,目的是 。 (1)3H2S2Fe(OH)3Fe2S36H2O (2)27n (3)b (4)生产纯碱(或作制冷剂等) (5)运用天然气合成氨的工艺流程示意如下:依据上述流程,完毕下列填空:(1)天然气脱硫时的化学方程式是 (2)n mol CH4经一次转化后产生CO 0.9n mol、产生H2 mol(用含n的代数式表达)(3)K2CO3(aq)和 CO2反映在加压下进行,加压的理论依据是 (多选扣分)(a)相似相溶原理 (b)勒沙特列原理 (c)酸碱中和原理(4)由KH
7、CO3分解得到的CO2可以用于 (写出CO2的一种重要用途)。(5)整个流程有三处循环,一是Fe(OH)3循环,二是K2CO3(aq)循环,请在上述流程图中标出第三处循环(循环方向、循环物质)。 (1)甲:i 该反映放出的热量使得反映C在800下进行 乙:ii 它放出的热量使反映F在1000下进行 丙:B、C、E 除去氢气中的CO2 (2)400时能加快反映E COH2O(g)CO2H2热 的速度,缩短平衡到达所需要的时间。因该反映是放热反映,故在200时有助于提高CO的转化率。某工厂以天然气、水蒸气和空气为原料加能源合成氨的流程如下:上述流程中外热式一级烃转化器:系指以CH4为燃料在烃气转化
8、器外面加热使之维持800高温的工业装置。内热式二级烃气转化器:系指以H2在装置内燃烧为能量维护一级烃气转化器所生成的CO与H2O(气)反映生成CO2和H2所需1000高温的装置。在编号为iv的反映器中发生如下反映:A CH42O2CO22H2O B CH4H2O(g)CO3H2C 2CH43H2O(g)COCO27H2 D K2CO3CO2H2O2KHCO3E COH2O(g)CO2H2热 F 2H2O22H2O(1)填写下列空白:甲:反映A发生在编号为 的反映器中,它的作用是 。乙:反映F发生在编号为 的反映器中,它的作用是 。丙:属于制备合成氨原料气的反映有 (填编号),反映D的作用是 。
9、(2)为什么转化反映要分两步第一步在400时进行,第二步在200时进行? (1)(2)4NH35O24NO6H2O 放热反映(3)吸取混合气体中的NH3 有气泡从浓H2SO4中冒出,且集气瓶内浓H2SO4上部空间呈红棕色 21(4)87.5%或7/8(4分)今有某学生设计的用氨催化氧化法制取少量HNO3溶液的实验装置,如下图所示。请回答下列问题:(1)实验室制备NH3,下列方法中适宜选用的是_(填序号)固态氯化铵与熟石灰混合加热 固态氯化铵加热分解生石灰中滴加浓氨水 氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热(2)装置B中发生反映的化学方程式为_;在实验过程中,加热Pt丝红热后,移去酒精灯,发现Pt丝还继续
10、保持红热,由此可判断该反映是_。(3)装置C的作用是_;装置C中的现象是_;为保证D中尽也许多生成HNO3,所通入O2和NH3的体积比应大于_。(4)氨在高温下催化氧化时还常有副反映发生:4NH33O22N26H2O。若忽略装置中残留的气体体积,测得D中有10molL的HNO3溶液150mL,气球中收集的混合气体体积为1400mL(标准状况),其中NO2、O2与N2的体积比为2:2:1,则氧化成NO的氨占被氧化的氨的体积分数为_。 (1)排除空气,保证安全(2)锌粒与酸脱离 尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率 N2 H2(3)铁触媒在较高温度时活性增大,加快氨合成的反映速率N23H22NH3
11、合成氨工业对化学的国防工业具有重要意义。写出氨的两种重要用途 。实验室制备氨气,下列方法中适宜选用的是 。固态氯化铵加热分解 固体氢氧化钠中滴加浓氨水氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热 固态氯化铵与氢氧化钙混合加热III为了在实验室运用工业原料制备少量氨气,有人设计了如下装置(图中夹持装置均已略去)。实验操作 检查实验装置的气密性后,关闭弹簧夹a、b、c、d、e。在A中加入锌粒,向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e,则A中有氢气发生。在F出口处收集氢气并检查其纯度。 关闭弹簧夹c,取下截去底部的细口瓶C,打开弹簧夹a,将氢气经导管B验纯后点燃,然后立即罩上无底细口瓶C,塞紧瓶塞,如图所示
12、。氢气继续在瓶内燃烧,几分钟后火焰熄灭。 用酒精灯加热反映管E,继续通氢气,待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时,打开弹簧夹b,无底细口瓶C内气体经D进入反映管E,半晌后F中的溶液变红。回答下列问题:(1)检查氢气纯度的目的是 。(2)C瓶内水位下降到液面保持不变时,A装置内发生的现象是 ,防止了实验装置中压强过大。此时再打开弹簧夹b的因素是 ,C瓶内气体的成份是 。(3)在环节中,先加热铁触媒的因素是 。反映管E中发生反映的化学方程式是 。 52.76 t某合成氨厂,日生产能力为30吨,现以NH3为原料生产NH4NO3,若硝酸车间的原料转化率为92,氨被吸取为NH4NO3的吸取率为98,
13、则硝酸车间日生产能力应为多少吨才合理? (1)y(225x99)/(5x9) (2)45t (3)81t氨氧化法可制得50%的HNO3,加脱水剂可进一步制得90%的HNO3。某工厂同时生产50%的HNO3与90%的HNO3,两种产品的质量比为m1/m2x(其中m1为50% HNO3的质量,m2为90%HNO3的质量)。若以17t液氨为原料生产:(1)导出理论上所需水量y(L)与质量x的数学表达式(假定NH3的转化率为100%)。(2)根据导出的数学关系式求出只生产50% HNO3的所需的水量与只生产90% HNO3的所需的水量。(3)质量比为多少时,进出的水量保持平衡?此时两种产品的总质量为多
14、少? (1)放热 (2)1.7kg (3)0.24合成氨工业用氢和氮在催化剂作用下直接合成,下表表达在一定温度和压强作用下达成动态平衡时氨的含量。达成平衡时混合气中氨的含量(体积比例)(氮气和氢气的体积比是13) 右图是一透热性能很好的坚固容器,活塞C可左右移动。其总体积为44.8L,现将400、300大气压的氢气33.6L和400、300大气压的氮气11.2 L充入容器中,当两者反映达成动态平衡时,若保持混合气体的压强仍为400和300大气压,求:(1)容器是向外界放热,还是吸热?(2)试计算充入容器中氮气质量是多少克?(3)活塞C要向左倒移动的距离与容器全长之比是多大? (1)133.9
15、(2)3m3V4m3 (3)23 (4)17a/3合成氨原料可以由天然气制取其重要反映为:CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)(1)1m3(标准状况)CH4按上式完全反映,产生H2 mol。(2)CH4和O2的反映为:2CH4(s)O2(s)2CO(g)4H2(s)。设CH4同时和H2O(g)及O2(g)反映,1m3(标准状况)CH4按上述两式完全反映,产物气体的体积(标准状况)为 。(3)CH4和H2O(g)及富氧空气(O2含量较高,不同富氧空气氧气含量不同)混合反映,产物气体组成如下表:气体COH2N2O2体积/L2560152.5计算该富氧空气中O2和N2的体积比V(O2)V(
16、N2)。(4)若CH4和H2O(g)及富氧空气混合反映的产物中,V(H2)V(N2)31(合成氨反映的最佳比)。则反映中的H2O(g)和富氧空气的体积比为什么值? (1)2.29 mol NH3/mol CH4 (2)48%工业中通过如下系列反映以天然气为原料生产氨气;CH4H2OCO3H2 (a)2CH4O22CO4H2 (b)COH2OCOH2 (c)N23H22NH3 (d)假定(i)只发生上述化学反映,以及对二氧化碳的化学吸取,(ii)天然气只具有甲烷,(iii)空气具有0.80摩尔分数的氮气和0.20摩尔分数的氧气,(iv)甲烷在过程(a)和(b)中的转化率是运用调节通入反映(b)中
17、的氧气量来控制的,即通入适量的空气使氮气和氢气的摩尔比刚好保持在13;同时还考虑反映的总效率,即STP时1200 m3的天然气要生成1.00 t氨气。试求:(1)根据以上假定,若天然气的转化率为100%,则每摩尔天然气可生成多少摩尔氨气?(2)在(1)中得出的实际产量是最大产量的百分之几? (1)48(2)m(Na2CO310H2O) 572g(3)2NO2Na2CO3NaNO2NaNO3CO2m48gNONO2Na2CO32NaNO2CO2m32g设由NO2与纯碱反映产生的CO2为amol 由NO和NO2与纯碱反映产生的CO2为bmoln(NaNO2)n(NaNO3) 53设生成的n(NaN
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