高中化学 主题1 空气资源 氨的合成 课题3 氨氧化法制硝酸学业分层测评 鲁科版选修2

氨氧化法制硝酸(建议用时：45分钟)学业达标1下列气体能造成空气中光化学烟雾污染的是()ACO2BCOCNO2DCl2【答案】C2关于NO的下列叙述不正确的是()ANO可以是某些含低价N元素物质被氧化的产物BNO不是亚硝酸酐CNO可以是某些含高价N元素物质被还原的产物DNO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N物质失去电子被氧化的产物，也可为高价含N物质得到电子被还原的产物。N2O3为亚硝酸酐。D项不正确，NO为无色。【答案】D3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硝酸工业尾气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二氧化硫、三氧化硫；B一氧化氮、二氧化氮；C一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮和烃；D一氧化碳、二氧化碳。由于汽车尾气很分散，而目前甚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】D4在体积为V L的密闭容器中通入a mol NO和b mol O2。反应后容器内氮原子数和氧原子数之比为()A. B.C. D.【解析】根据原子守恒得答案为：。【答案】C53NO2H2O=2HNO3NO为工业上氨催化氧化法制硝酸的反应之一，该反应中NO2的作用是()A只作氧化剂B只作还原剂C既作氧化剂又作还原剂D既不作氧化剂又不作还原剂【解析】该反应二氧化氮中N元素的化合价由4价变为5价和2价，二氧化氮既失电子又得电子，所以二氧化氮既是氧化剂又是还原剂，故选C。【答案】C6下列反应既属于离子反应，又属于氧化还原反应的是() 【导学号：28920011】A4NH35O24NO6H2OB2NOO2=2NO2C3NO2H2O=2HNO3NODN2O32NaOH=2NaNO2H2O【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】C7工业制硝酸的其中一步反应为氨的氧化，反应方程式为4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H0，有关该反应的说法正确的是()A反应达到平衡后，3v正(NH3)2v逆(H2O)B反应处于平衡状态时，c(NH3)c(O2)c(NO)c(H2O)C其它条件不变，温度越高，氨的转化率越高D增大压强是加快反应速率并提高NO产率的有效措施【解析】A反应达到平衡后，3v正(NH3)2v逆(H2O)，各组分浓度不变，故A正确；B.反应处于平衡状态时，体系中各组分的浓度不变，与c(NH3)c(O2)和c(NO)c(H2O)是否相等无关，故B错误；C.该反应正反应方向是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，温度越高，氨的转化率越低，故C错误；D.由于增大压强，平衡向逆反应方向移动，一氧化氮生产量减小，所以寻找合适的催化剂及提高氧气的浓度是加快反应速率并提高NO产率的有效措施，故D错误。故选A。【答案】A8已知氮的氧化物跟NaOH溶液发生的化学反应如下：2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O，NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O，现有m mol NO2和n mol NO 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a mol L1，则需该NaOH溶液的体积是()A. L B. LC. L D. L【解析】根据气体全部被吸收，生成的盐是NaNO3和NaNO2，可知钠原子的物质的量等于氮原子的物质的量，即n(NaOH)n(NO2)n(NO)(mn)mol，所以NaOH溶液的体积为 L。【答案】D9将20 mL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6NO28NH37N212H2O。已知参加反应的二氧化氮比氨气少2 mL(气体体积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：32233734，正确的组合为()ABCD【解析】注意到给予的反应为可逆反应。NO2、NH3均不可能完全消耗。NO2比NH3少消耗了2 mL，具体关系应该为NO2消耗6 mL，NH3消耗8 mL，两种物质共消耗了14 mL，剩余6 mL，具体剩余的NO2、NH3各有多少，依据起始的投入来决定。起始投入不确定时，具体剩余的NO2、NH3体积也不确定。反过来，不知道剩余的NO2、NH3体积也就无法确定起始给予的NO2、NH3各多少体积。但是，用极端假设法可以确定起始给予的NO2、NH3的体积范围。假若剩余的气体全部为NO2，则原NO2有(66)mL12 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32。假若剩余的气体全部为NH3，则原NH3有(86)mL14 mL，NO2有6 mL，原混合气体中二氧化氮和氨气的物质的量之比是37，故原混合气体中。【答案】C10将m g氨通过氨氧化法完全制成硝酸，且将硝酸全部溶解在反应中生成的水里制成浓硝酸，其质量分数为()A77.8%B50%C63.5%D98%【解析】根据4NH35O2=4NO6H2O,4NO3O22H2O=4HNO3得关系式：NH32O2=HNO3H2O，故溶液相当于1 mol水中溶解1 mol HNO3，故质量分数为100%77.8%。【答案】A能力提升11硝酸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硝酸钠，可用浓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。如果以NH3为还原剂，可分别将尾气中的NO和NO2还原成N2和H2O，写出这两个反应的化学方程式：_。【答案】(1)2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3CO2NaNO22HNO3=NaNO32NO2H2O(2)4NH36NO5N26H2O,8NH36NO27N212H2O12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中，管中装有Cr2O3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，一段时间后，将试管浸入冰水中，试管内气体颜色_，原因是_。【答案】(1)4NH35O24NO6H2O2NOO2=2NO2(2)变浅存在2NO2N2O4的平衡，降温平衡右移13工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，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(molL1)01234N21.5001.4001.200c1c1H24.5004.2003.600c2c2NH300.2000.600c3c3根据表中数据计算02小时内N2的平均反应速率为_molL1h1。若起始时与平衡时的压强之比为a，则N2的转化率为_(用含a的代数式表示)。(2)氨气和氧气从145 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)：已知：4NH35O24NO6H2OK111053(900 )4NH33O22N26H2OK211067(900 )温度较低时以生成_为主，温度高于900 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NO2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硝酸，亚硝酸再与尿素CO(NH2)2反应生成CO2和N2，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v(N2)(1.5 molL11.2 molL1)/2 h0.15 molL1h1。设N2转化x mol。 N2 3H2 2NH3起始/mol 300 900 0转化/mol x 3x 2x平衡/mol 300x 9003x 2x由同温、同体积时，压强之比等于物质的量之比得：a，解得x600(1)，(N2)100%2(1)100%。(2)从图中不难读出低温生成N2，高温生成NO，但当高于900 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，NH3的转化率进一步提高，使硝酸产量增加。(3)根据题中信息，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)0.152(11/a)100%(2)N2生成NO的反应为放热反应，升高温度转化率下降进一步与NO反应生成硝酸(3)NONO2H2O=2HNO2、CO(NH2)22HNO2=CO22N23H2O14如图是模拟工业制硝酸原理的实验装置。先用酒精灯对硬质玻璃管里的三氧化二铬加热，然后把空气鼓入盛有浓氨水的锥形瓶，当三氧化二铬保持红热状态时，移去酒精灯。根据题意回答问题： 【导学号：28920012】(1)硬质玻璃管里发生反应的化学方程式为_，当三氧化二铬红热时，移去酒精灯，原因是：_。(2)圆底烧瓶里的实验现象是_，鼓入空气的作用是_。(3)实验结束后，在圆底烧瓶内壁上有时会看到少量无色晶体，写出生成该晶体的化学方程式：_。(4)新制的三氧化二铬催化效果较好。实验室一般用加热分解(NH4)2Cr2O7的方法制三氧化二铬，反应的化学方程式为_。(5)工业上要获得浓度较大的硝酸，往往在稀硝酸中加入吸水剂硝酸镁或浓硫酸，然后_(填一种操作名称)，实验室里保存浓硝酸的方法是_。【解析】(1)氨气具有还原性，在催化剂作用下可与氧气反应被氧化为NO；该反应是放热反应，温度太高可能使催化剂的活性降低。(2)产生的一氧化氮能和氧气反应生成红棕色的NO2，鼓入空气有利于氨气的逸出，同时提供氧气。(3)NO2与水反应生成HNO3，NH3与HNO3反应生成了NH4NO3：NH3HNO3=NH4NO3。(4)(NH4)2Cr2O7中铵根中的氮是负三价，有还原性，重铬酸根中的铬正六价，有氧化性，会发生自身氧化还原反应，氮元素化合价升高为0价，铬元素化合价降低为3价，分别生成氮气和氧化铬。(5)硝酸和硝酸镁溶液或浓硫酸互溶，可以采取蒸馏的方法分离，浓硝酸不稳定，易分解，应盛于棕色瓶中，密封放于阴暗处。【答案】(1)4NH35O24NO6H2O该反应是放热反应，温度太高可能使催化剂的活性降低(2)有红棕色气体产生提供氧气且促进氨的逸出(3)NH3HNO3=NH4NO3(4)(NH4)2Cr2O7N2Cr2O34H2O(5)蒸馏盛于棕色瓶中，密封置于阴暗处