2016-2017学年高中化学第1单元走进化学工业课题1化工生产过程中的基本问题学业分层测评新人教版选修

化工生产过程中的基本问题(建议用时：45分钟)学业达标1在以下条件下，宜于建工厂的城市是()A城市郊区有丰富的黄铁矿资源，但水源、能源稍显不充足B城市是一座风光秀丽、空气清新的旅游城市C城市有丰富的磷灰石，拟建一座大型的磷肥厂D城市需使用硫酸的工业不多，却有丰富的黄铁矿资源【解析】本题考查了从综合的角度分析建设工厂的一般条件。【答案】C2在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的催化反应室(见下图)，下列有关说法中错误的是() 【导学号：64570002】A采用热交换装置，能充分利用“废热”，降低生产成本B预热含有二氧化硫的混合气体，有利于催化氧化CA处流出的气体为SO2和O2D预热SO3，有利于被浓硫酸吸收【解析】此题考查了工业生产H2SO4的重要设备之一催化反应室中气体的流向。原料SO2、O2从装置左侧中间进入热交换器，吸收热量后由A处流出再进入催化反应室发生反应，并放出大量的热，而热交换器的作用是把一部分热量交换给刚进入热交换器的原料气，然后由下端流入下一个装置，SO3温度过高不易被吸收，所以下端出来的气体温度较低，这也是热交换器的作用之一。【答案】D3下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是()A在接触室中使用铁触媒作催化剂B在接触室中运用热交换技术可充分利用能源C把硫铁矿磨成细粉末，可以提高原料的利用率D该反应采用450500 主要是因为该温度下催化剂活性好【解析】硫酸工业生产中，在接触室中用以V2O5为主的催化剂，使SO2氧化为SO3，A项错误；使用热交换装置可节约能源，B项正确；把硫铁矿粉碎可增大其与氧气的接触面，使反应更充分，速率更快，可提高原料的利用率，C项正确；反应温度采用450500 是因为该温度下催化剂活性最高，D项正确。 【答案】A4在接触法制硫酸工业中，接触室中装有热交换器。采用热交换器的好处是()充分利用热量，降低能耗促使平衡向正反应方向移动，提高产率减少热量对环境的污染提高最终产品的纯度ABC D【解析】使用热交换器能充分利用热量，减少热量对环境的污染。SO2转化为SO3是放热反应，温度降低有利于平衡向正反应方向移动。【答案】C5下列废物处理方法中正确的是()A化学实验中产生的二氧化硫废气可用浓硫酸吸收B化学实验中产生的二氧化氮废气可用水吸收C用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中，产生的废渣可用于提取燃料D用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中，产生的废气可用于提取漂白剂【解析】二氧化硫在浓硫酸中的溶解度非常小，A项错误；二氧化氮一般用烧碱溶液吸收，发生的反应为：2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O，B项错误；黄铁矿本来就是无机矿物质，又经过高温煅烧，废渣的主要成分是氧化铁、二氧化硅、氧化铝等，从中提取燃料是不现实的，C项错误；硫酸生产过程产生的废气中含有较高浓度的二氧化硫气体，二氧化硫可用作漂白剂，D项正确。【答案】D6城市的环境污染是当前突出的环境问题。如图A所示，X河流经某工业城市Y，其中a处在上游，附近有丰富的黄铁矿资源；d处在下游，附近有多个企业以硫酸为原料。根据某月Y市环保局监测站对X河水质检测的结果，绘制成简图如图B所示。下列说法不正确的是()A造成X河污染的主要污染源最可能分布在bc段B工业生活污水、固体废弃物等可能是造成X河污染的污染源Cd处污染程度减小，可能是某些污染物的离子间发生反应生成沉淀所致D该城市建设硫酸厂时，综合考虑诸多因素选址在b处最合理【解析】由于bc段污染程度呈上升趋势，则bc段是产生污染的地区，cd段逐渐下降，说明污染的物质之间发生化学反应，以气体或沉淀的形式析出，河水水质变为原始状态。由于b处是市区用水的上游，则硫酸厂应选在河水的下游。【答案】D7下列关于硫酸工业综合经济效益的讨论中，叙述错误的是()A充分利用三个反应放出的热能来降低生产成本B为了防止尾气的污染，用氨水吸收尾气C硫酸工厂要远离人口稠密的居民区和环保要求高的地区，远离硫酸消费中心D生产过程中含有少量硫酸的污水，可用石灰乳中和处理【解析】硫酸工厂要远离人口稠密的居民区和环保要求高的地区，但是远离硫酸消费中心，势必造成运输成本高等问题。【答案】C8含硫48%的黄铁矿煅烧时FeS2损失2%，则下列说法不正确的是()A该黄铁矿含FeS2也是48%B硫损失也是2%C铁损失也是2%D该黄铁矿含FeS2 90%【解析】该黄铁矿含FeS2为48%90%，故D项正确，而A项错误；煅烧时FeS2损失2%，则其中的铁和硫也都损失2%。【答案】A9你认为减少酸雨产生的途径可以采取的措施是()少用煤做燃料把工厂烟囱造高燃料脱硫在已酸化的土壤中加石灰开发新能源ABC D【解析】形成酸雨的主要气体污染物是SO2及NOx等，SO2主要来源于燃烧含硫的煤和石油，所以少用煤做燃料可减少酸雨的产生；燃料脱硫也可以减少酸雨的产生；开发新能源是减少SO2产生的新途径。则都可减少SO2的产生，从而减少酸雨的产生。把工厂烟囱造高既不能使SO2转化，也不能减少SO2的产生，不符合题意。在酸化的土壤中加入石灰，只能改良土壤，而不能减少酸雨，不是正确方法。【答案】C10有关硫酸工业综合经济效益的说法中，正确的是()A甲地有丰富的黄铁矿资源，水源、能源充足，交通便利，是风景秀丽的旅游胜地，虽然当地使用硫酸的工业不多，但为提高当地经济效益宜建硫酸厂B为减少SO2对空气的污染，可以建筑高烟囱，使含SO2的尾气在高空扩散稀释，保证地面达到安全浓度C硫酸生产过程排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体残渣、废酸和废水等D选择硫酸厂厂址时，当经济利益与环保问题有冲突时，为提高人们的物质生活水平，应先考虑经济利益的问题【解析】硫酸厂是污染性的企业，不应建在风景区；当地使用硫酸的工业不多，也不宜建硫酸厂，因为硫酸的远程运输成本高，危险性大，故A错误。将SO2排放到高空，SO2的总量不会减少，且会形成酸雨危害环境，故B错误。选择硫酸厂厂址在考虑经济利益的同时，必须考虑环保问题，也就是要提高综合经济利益，故D错误。【答案】C能力提升11以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：(1)沸腾炉中发生的反应方程式为_。(2)接触室中发生反应的化学方程式是_、_。(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是_(填字母)。a为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎b过量空气能提高SO2的转化率c使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率d沸腾炉排出的矿渣可供炼铁(4)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO2和铵盐。SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是_。【解析】本题主要考查硫酸工业、化学方程式的书写等。(1)根据原子守恒即可写出方程式。(2)SO2和O2在接触室发生反应生成SO3：2SO2O22SO3。(3)选项a，将黄铁矿粉碎能增加反应接触面积而加快反应速率。选项b，增加空气(O2)浓度能提高SO2的转化率。选项c，催化剂对转化率无影响。选项d，矿渣中含有Fe2O3，可用于冶炼铁。【答案】(1)4FeS211O22Fe2O38SO2(2)2SO2O22SO3(3)abd(4)SO2Br22H2O=4H2Br SO12(1)为防酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时，有关“固硫”(不使含硫化合物进入大气)反应的化学方程式：_。(2)某有色金属冶炼厂排放的废气中含有SO2，先用石灰浆吸收SO2，然后利用空气中的氧气将产物继续氧化成石膏(CaSO42H2O)。写出反应的两个化学方程式：_、_。(3)硫酸厂排放的尾气中SO2与硝酸厂排放的尾气中NO和NO2在催化剂作用下能发生氧化还原反应，释放出一种无色、无味、无毒的大气中含有的气体和一种常温(20 C)、常压(101 kPa)下的无色液体，试分别写出它们发生反应的化学方程式：_、_。【解析】(1)注意“固硫”的含义；不使含硫的化合物进入大气。因而不包括下列反应：SO2SO2。含硫煤中的硫元素大多数是以化合态存在的，游离态的单质硫很少，上述反应也不能准确表示含硫煤中硫变为SO2的反应。(2)所提供的石灰浆应该是过量的，所以不会生成Ca(HSO3)2，否则得不到CaSO42H2O。(3)SO2与NOx发生反应，生成大气中含有的气体应是N2，NOx变为N2失去了O原子，SO2得到O原子变成了SO3，SO3在常温常压下是无色液体。【答案】(1)CaOSO2CaSO32CaSO3O22CaSO4(2)Ca(OH)2SO2=CaSO3H2O2CaSO3O24H2O=2(CaSO42H2O)(3)2SO22NO2SO3N24SO22NO24SO3N213下图装置可以进行测定SO2转化成SO3的转化率的实验。已知SO3的熔点是16.8 ，沸点是44.8 。已知发生装置中所涉及反应的化学方程式为：Na2SO3(s)H2SO4(85%)=Na2SO4H2OSO2。(1)根据实验需要，应该在、处连接合适的装置。请从下图AE装置中选择最适合装置并将其序号填入下面的空格中。、处连接的装置分别是_、_、_。(2)实验时，浓硫酸顺利地滴入烧瓶中，甲仪器所起作用的原理是_。(3)从乙处均匀通入O2，为使SO2有较高的转化率，实验时，在加热与滴加浓硫酸过程中应采取的操作是_。(4)用大火加热烧瓶时，SO2的转化率会_(填“增大”、“不变”或“降低”)。(5)用a mol Na2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验，当反应结束时，继续通入O2一段时间后，称得装置质量增加b g，则本实验中SO2的转化率为_。【解析】明确实验目的：测定SO2的转化率。反应原理：2SO2O22SO3可测量催化反应后剩余SO2的质量。(1)选择实验仪器、药品：经发生器出来的气体是O2、SO2及少量水蒸气，应干燥，处应为装置B；反应后气体成分为O2、SO2、SO3，从提供选择的装置来看，可用NaOH溶液吸收SO2来测量SO2的体积。但有SO3干扰，应先除去SO3，考虑到SO3很容易液化，故在处选装置A，处选装置E。(4)用大火加热烧瓶时，产生SO2的速率太快，来不及转化，故转化率会降低。(5)由Na2SO3SO2可知产生的SO2也为a mol,64a g SO2的转化率为100%。【答案】(1)BAE(2)维持烧瓶与分液漏斗内的压强相等(3)先加热V2O5，然后缓慢滴加浓硫酸(4)降低(5)100%14(2016西安高二检测)工业制硫酸生产流程如图：(1)在催化反应室，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有_(填字母)。A升高温度B减小压强C不断补充空气 D及时分离出SO3(2)在生产中，为提高催化剂效率采取的措施是_(填字母)。A净化气体B控制温度在400500C增大催化剂与反应气体的接触面积D不断补充空气(3)已知2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196 kJ/mol。在450、常压和钒催化条件下向一密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，充分反应后，放出的热量_(填“”、“”或“”)196 kJ，理由是_。(4)经检测生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO2 7%、O2 11%、N2 82%。在500 ，0.1 MPa条件下达到平衡时，各种气体的体积比为V(SO2)V(SO3)V(O2)V(N2)0.466.57.782，则SO2的利用率为_。(5)生产硫酸过程中的尾气通常用氨水吸收，请写出该反应的化学方程式：_。【解析】(1)SO2转化为SO3是气体体积减小的放热反应，选择低温高压可提高转化率，同时可鼓入空气或分离出SO3，使平衡向右移动。C、D正确。(2)净化气体，防止催化剂中毒，A正确。在400500 时催化剂活性最高，B正确。增大与反应气体接触面积可提高催化效果，C正确。补充空气对催化效果无影响，D错。(3)2 mol SO2和1 mol O2完全反应时，放热196 kJ，但可逆反应不能进行彻底，加入的2 mol SO2和1 mol O2不能全部反应，所以生成的三氧化硫小于2 mol，故放热小于196 kJ。(4)6.5/(6.50.46)100%93.4%。(5)尾气中含有SO2、SO3酸性气体，与氨水反应生成(NH4)2SO4和(NH4)2SO3。【答案】(1)CD(2)ABC(3)2 mol SO2和1 mol O2完全反应生成2 mol SO3，放出196 kJ的热量，该反应为可逆反应，不可能进行完全，所以放出的热量小于196 kJ(4)93.4%(5)2NH3H2OSO3=(NH4)2SO4H2O，2NH3H2OSO2=(NH4)2SO3H2O8