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1.1 化工生产过程中的基本问题课时演练促提升A组1.国际上提出的“绿色化学”是指化学工业生产中()A.对废水、废气、废渣进行严格处理B.少用或不用有害物质以及少排放或不排放有害物质C.不使用任何化学物质D.在化工厂种草、种树,使其成为花园式工厂解析:“绿色化学”是指在化学工业生产中少用或不用有害物质以及少排放或不排放有害物质。答案:B2.关于对SO2混合气体净化的目的叙述正确的是()除尘(除去矿尘)防止催化剂中毒洗涤(除去砷、硒等的化合物)防止催化剂中毒干燥(除去水蒸气)防止催化剂中毒干燥(除去水蒸气)防止对设备和生产产生不良影响A.B.C.D.解析:除去水蒸气的目的不是防止催化剂中毒,而是防止其对设备和生产产生不良影响。答案:D3.接触法制硫酸的接触室里有一个热交换器,有关它的下列说法正确的是()A.其主要作用是给催化剂加热B.其作用是把生成的热量传递给需要预热的混合气体,并将反应后生成的气体冷却C.为了充分利用余热,使冷水经过热交换器,从而得到热水D.进行热量传递时,冷、热气体流向相同解析:接触室中的热交换器是在每两层催化剂的中间,因此起不到给催化剂加热的作用,热交换器管内和管外流动的均是气体,且采用的是逆流(即气体流向相反)形式。答案:B4.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.用黄铁矿做原料生产硫酸的过程中,产生的废渣可用于提取燃料D.用黄铁矿做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2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O,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;硫酸生产过程中产生的废气含有较高浓度的二氧化硫气体,二氧化硫可用做漂白剂,D项正确。答案:D5.关于反应2SO2+O22SO3,在一定条件下达到平衡状态,再加入一定量的18O2,则建立新平衡时,含有18O的物质是(假定原平衡体系的物质中不含18O)()二氧化硫氧气三氧化硫A.B.C.D.解析:因为该反应为可逆反应,故达到平衡时三种物质中均含有18O。答案:C6.接触法生产硫酸的过程中,对废气、废水、废渣、废热的处理正确的是()尾气用氨水处理污水用石灰乳处理废渣用来造水泥、炼铁设置废热锅炉产生蒸汽、供热或发电A.B.C.D.解析:硫酸厂尾气中含有SO2,可用氨水吸收处理;硫酸厂废水中含有硫酸可用石灰乳中和;硫酸厂废渣中含有SiO2、Fe2O3等,可用于制造水泥、炼铁;由于硫酸生产过程中三个化学反应都是放热反应,可以充分利用这些反应放出的热能来降低生产成本。答案:D7.把1.0 g含脉石(SiO2)的黄铁矿样品在氧气流中灼烧,反应完全后得0.78 g残渣,则此黄铁矿的纯度是()A.33%B.66%C.78%D.88%解析:设样品中黄铁矿的质量为x。4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2m480320160x(1-0.78)gx=480(1-0.78)g160=0.66g故其纯度为:0.66g1.0g100%=66%。答案:B8.以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下:(1)将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整。4+11O22Fe2O3+8SO2(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(选填序号字母)。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)每160 g SO3气体与H2O化合放出260.6 kJ的热量,该反应的热化学方程式是。解析:(1)根据元素守恒可知答案为FeS2。(2)接触室发生SO2的催化氧化反应。(3)A项增大了反应物的接触面积,加大了反应速率,使原料充分燃烧;B项过量空气使化学平衡向正反应方向移动,提高了SO2的转化率;C项催化剂可加大反应速率,但不影响化学平衡;D项矿渣中含有Fe2O3,可用于炼铁。(4)1molSO3气体与H2O化合放出的热量为260.680160kJ=130.3kJ,从而可写出热化学方程式。答案:(1)FeS2(2)2SO2+O22SO3(3)ABD(4)SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)H=-130.3 kJmol-1B组1.城市环境污染是当前突出的环境问题之一。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河水水质监测的结果,绘制成简图如图B所示。下列说法错误的是()A.造成X河污染的主要污染源最可能分布在bc段B.生活污水、固体废弃物等可能是造成X河污染的污染源C.d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:D2.硫酸制造业中采取以下几种措施:改进煅烧硫铁矿的技术;氧化二氧化硫时使用催化剂;在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器;将二氧化硫进行多次循环氧化;回收利用尾气中的二氧化硫。其中能减少酸雨产生的措施是()A.B.C.D.解析:改进煅烧硫铁矿的技术、氧化二氧化硫时使用催化剂和在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器,都不涉及减少二氧化硫排放的问题。答案:D3.含硫48%的黄铁矿煅烧时FeS2损失2%,则下列说法错误的是()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FeS290%解析:该黄铁矿含FeS2为1206448%=90%,D项正确,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:A4.有关硫酸工业综合经济效益的说法中,正确的是()A.甲地有丰富的硫铁矿资源,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,A错误;将SO2排放到高空,SO2的总量不会减少,且SO2会形成酸雨危害环境,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效益,D错误。答案:C5.某化学兴趣小组的同学为模拟工业制造硫酸的生产过程,设计了如图所示的装置,请根据图示回答问题。(1)装置A用来制取氧气,写出相应的化学方程式:。(2)燃烧炉内放一定量黄铁矿粉末,在高温条件下和A装置制出的氧气充分反应,其化学方程式为;现有含FeS2 60%的黄铁矿100 t,如果在煅烧过程中,S损失了18%,则可生产质量分数为98%的硫酸吨。(3)C装置为净化装置,若无该装置,将混合气体直接通入D装置,除对装置有腐蚀外,还会造成的后果是。(4)工业上利用2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应制备SO3,下表是在一定条件下测定的SO2的转化率,根据表格中提供的数据,请选择工业利用该反应制备SO3的温度与压强。转化率/%压强/MPa温度/0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4(5)为检验从接触室出来的气体成分,甲同学设计如下实验:A中盛放的试剂是。B中盛放98.3%的硫酸的作用是,乙同学提出可用饱和NaHSO3溶液代替98.3%的硫酸,请你判断乙同学的方案(填“可行”或“不可行”),说明理由。C中盛放的试剂是,其作用是。解析:(1)根据图示装置确定是实验室不加热快速制氧气,所以可以用双氧水与二氧化锰或过氧化钠与水反应制备。(2)燃烧炉中黄铁矿与氧气的反应为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,设可生产质量分数为98%的硫酸质量为x,FeS2的质量为100t60%,FeS2中所含硫元素的质量为100t60%64120。根据硫元素守恒得:SSO2SO3H2SO43298100t60%64120(1-18%)x98%解得x=82t。(3)砷、硒杂质会使催化剂中毒。(4)分析表中数据发现,在常压,400500时转化率已经比较高了。(5)关键是要明确从接触室引出的气体成分主要是考虑SO3、SO2和O2,结合各种气体成分的性质进行分析解答。答案:(1)2H2O22H2O+O2或2Na2O2+2H2O4NaOH+O2(2)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO282(3)催化剂中毒(4)400500 ;常压(5)BaCl2溶液除SO3不可行SO3与NaHSO3反应生成SO2,对实验结果造成干扰酸性KMnO4溶液或溴水检验并吸收SO26.下图装置可以进行测定SO2转化成SO3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%)Na2SO4+H2O+SO2(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:2SO2+O22SO3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,首先应干燥,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的质量,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amol,64agSO2的转化率为64a-b64a100%。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)64a-b64a100%
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